2型颗粒状角膜营养不良主要表现为角膜浅基质层偏中心, 散在的白色面包屑样混浊。在颗粒状角膜营养不良中属预后较好的类型, 一旦影响视力, 需要行激光手术进行治疗。2型颗粒状角膜营养不良的发病机制是由于转化生长因子β 诱导的基因蛋白(Transforming growth factor-β -induced, TGFβ I)某个基因位点（R124H）5q31号染色体基因发生突变, 导致角膜上皮和基质蛋白逐渐累积, 从而影响角膜透明度^[17]。TGFβ I蛋白是细胞外基质的重要组成部分, 通过整合蛋白介导细胞的粘附和迁移。Choi等^[18]发现在2型颗粒状角膜营养不良中易于突变的TGFβ I蛋白容易广泛聚集, 被富含有微管相关蛋白1轻链3（Autophagy marker light chain 3, LC3）的囊泡包裹并自噬清除, 但TGFβ I蛋白突变和自噬溶酶体之间潜在的作用关系仍不清楚。2型颗粒状角膜营养不良角膜纤维细胞中LC3Ⅱ 增多, 添加能抑制自噬溶酶体融合的H+-ATP酶抑制剂, 结果发现角膜纤维细胞中LC3Ⅱ 的水平没有发生变化。蛋白酶抑制剂MG132联合泛素蛋白免疫印迹分析表明TGFβ I蛋白的清除与泛素蛋白-溶酶体依赖通路无关, 以上结果均表明自噬是以细胞内自我吞噬为主的。基于此理论, 研究进一步采用雷帕霉素抑制自噬负向调节因子雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)来增强自噬作用, 结果降低了TGFβ I蛋白突变的水平, 说明自噬不足可能是导致2型颗粒状角膜营养不良的原因之一^[18]。

雷帕霉素、金属锂这些毒性物质作为自噬的底物能增强自噬, 常被用于治疗退行性神经疾病。金属锂通过非依赖mTOR通路诱导自噬, 抑制肌醇单磷酸酶, 降低下游的三磷酸肌醇水平^[19]。金属锂能使TGFβ I蛋白低表达同时上调角膜纤维细胞中LC3Ⅱ :Ⅰ 的比率, 因此通过调节锂介导的自噬可能可以治疗2型颗粒状角膜营养不良^[17]。Choi等^[20]研究还发现褪黑素介导的mTOR依赖性自噬可使自噬基因beclin-1水平升高, 褪黑素能激活2型颗粒状角膜营养不良的角膜纤维细胞产生自噬, 纤维细胞连同雷帕霉素、褪黑素均能清除细胞内变异的TGFβ I蛋白。这为2型颗粒状角膜营养不良的药物治疗提供了指导方向。

角膜内皮营养不良是以角膜内皮细胞进行性变性萎缩的一类疾病, 具有遗传易感性^[21]。Fuch角膜内皮营养不良是一类角膜内皮细胞密度逐渐下降, 伴内皮沉积物、后弹力层增厚的疾病。Fuch角膜内皮营养不良可能与自噬过程改变密切相关。Matthaei等^[22]发现 Col8a2 Q455K基因敲入的小鼠眼部表现为Fuch角膜内皮营养不良, 建立了Fuch角膜内皮营养不良小鼠疾病研究模型。研究分别从形态学和分子机制方面揭示了损伤调节自噬因子Dram 1, 即一种p53靶基因编码溶酶体蛋白, 诱导了巨自噬的产生。与同龄对照组相比, 基因突变小鼠角膜内皮LC3明显增高且伴随自噬相关蛋白Atg12-Atg5的下降, 透射电镜下可观察到大量的空泡伴有部分细胞器的退行性改变^[22]。患有Fuch角膜内皮营养不良的患者, 其Dram 1基因表达比正常人高出10.4倍, 动物模型的研究也有力地支持了这一观点^[23]。今后的工作还需对Fuch角膜内皮营养不良患者内皮细胞上缺损的自噬体超微结构进行分析和评估, 对Col8a2 Q455K基因小鼠自噬溶酶体吞噬和蛋白降解的机制和原理等做进一步研究。

自噬在降解侵入性微生物的过程中起重要作用^{[24, 25]}。人角膜是1型单纯疱疹病毒（Herpes simplex virus, HSV-1）的原发宿主, HSV-1通过胞饮作用进入角膜内皮细胞^[26], 使角膜感染单纯疱疹病毒性角膜炎（Herpes simplex keratitis, HSK）从而影响视力。由于HSV-1在三叉神经节及角膜内终生潜伏, HSK复发率高, 严重的HSK治疗效果往往不佳。关于HSV-1在角膜潜伏和感染的机制尚不完全清楚, 近年来有一些关于自噬与HSV-1的最新研究。Leib等^[27]采用小鼠HSV-1角膜感染模型阐述了HSV的基因产物ICP34.5通过与自噬基因beclin-1相互作用抑制正常的自噬过程。研究者还发现HSV-1有2个重组体, △ 68H和△ 68HR。在感染早期, 两者复制速率相似, 感染后△ 68H被快速清除以减少角膜损害, 这可能与自噬介导的微生物降解有关。有研究发现注射了△ 68H的小鼠在感染HSV-1后4~6 d眼和大脑内LC3向LC3Ⅱ 转化增多, 认为是自噬过程增强的标志。2组小鼠同侧眼视网膜分别注射了△ 68H和△ 68HR, △ 68H组感染较轻。△ 68H还能诱导NOD-like receptor protein 3（NLRP3）炎症小体激活, 增强固有免疫反应^[28]。上述这些研究说明自噬是通过快速诱导固有免疫反应从而控制HSV-1感染的, 而炎症小体激活与自噬相互作用关系仍待进一步研究。

HSV-1感染引发HSK的炎症机制目前尚不完全明确。Jiang等^[29]研究证实感染HSK后 CD4⁺ T细胞激活, 其中树突状细胞参与的自噬是调节主要组织相容性复合体Ⅱ 依赖性抗原提呈和CD4⁺ T细胞激活的重要通路。在树突状细胞自噬不全小鼠模型上发现, 树突状细胞自噬与HSK早期免疫细胞浸润、病毒清除、宿主细胞存活息息相关。Yakoub等^[30]也证明自噬是抗HSV-1感染的重要途径, 同时发现在一种细胞中自噬受到轻度抑制时, 在另一种细胞中自噬仍可保持其基本水平, 不受感染水平影响。这说明HSV-1介导的自噬可能与固有免疫调节相关。

Karnati等^[31]解码了460个已知的正常人眼的基因, 其中包括15个干眼疾病相关基因。干眼导致眼表炎症因子缓慢增加, 泪液含量和渗透压发生改变。干眼环境下眼表谷氨酰转移酶含量增高, 芳基硫酸酯酶A、B, 黏脂蛋白等突变均是眼部自噬不完全的原因。外源性泪液蛋白lacritin能增加泪液流动, 维持眼表稳态, lacritin能刺激自噬增强, 可能与人角膜上皮细胞稳定转导自噬标记物LC3、EGFP和mCherry有关^[32]。对pH敏感自噬标记物EGFP和对pH不敏感自噬标记物mCherry均能将自噬泡中与自噬溶酶体和隔离膜中的LC3区别开来^[33]。隔离膜和自噬溶酶体分别摄取吞噬细胞中损坏的蛋白和细胞器。Lacritin开始介入作用10分钟内, mCherry信号占主导地位, 然后部分转化为EGFP, EGFP信号在阻断自噬溶酶体融合后逐渐增强, 说明lacritin能增强自噬^[32]。目前观察到lacritin只能在选择性转移蛋白突变体Htt103Q中增强自噬, 应激是自噬增强的前提。Wang等^[32]发现体外培养的角膜上皮细胞的稳态是lacritin依赖性的, 阐明了快速自噬可促进细胞新陈代谢和线粒体融合。保持应激状态是lacritin刺激性自噬维持的先决条件。lacritin主要作用于细胞表面的蛋白多糖-1, 可能对维持上皮细胞稳定有促进作用。

干眼是眼表的慢性炎症, 与自噬存在紧密的关系, 但目前关于干眼的自噬研究非常薄弱。自噬能抑制炎性因子激活反应^[34], 通过持续清除内源性刺激物来降低炎症反应。自噬通过清除内源性来源的炎症体激活剂（活性氧和失活线粒体）来抑制细胞炎性物质的活化。在基础自噬缺失的情况下, 内源性因子激活炎症反应, 增强白细胞介素IL-1β 的作用。干眼的炎症机制已有较多研究^{[35, 36]}, 自噬机制的发现丰富了干眼机制的研究, 并为干眼的治疗提供了新的思路和方法。但是目前关于自噬在干眼中作用尚不明确, 还需在动物模型和分子水平做深入研究。

细胞自噬与饥饿、分化、发育和免疫各方面紧密相关, 通过抑制自噬抗肿瘤治疗的基础研究已有报道^[37]。自噬抑制剂有3-甲基腺嘌呤, LY294002, 渥曼青霉素, 巴佛罗霉素A和氯喹。3-甲基腺嘌呤能减少钙蛋白酶的激活, 减少病毒复制, 从而引起结肠肿瘤细胞的凋亡^{[38, 39]}。抑制自噬治疗眼部疾病的研究较少。近来有研究者将自噬抑制剂用于棘阿米巴角膜炎的治疗^[40]。在棘阿米巴原虫细胞中, Atg8, Atg3, Atg16L等自噬基因与包囊形成相关^{[41, 42, 43]}。Moon等^[40] 研究发现低浓度（0.00125%）聚六亚甲基双胍联合3-甲基腺嘌呤、渥曼青霉素、氯喹其中任一种自噬抑制剂能有效杀伤棘阿米巴原虫细胞, 且对角膜上皮细胞较安全。此研究为自噬抑制剂在眼部疾病的治疗开创了新的思路, 未来在与自噬相关角膜疾病的治疗可进行深入研究。

自噬在机体免疫、感染、炎症中作用的研究逐年增多, 虽然自噬在角膜疾病中的研究仍处于起步阶段, 但在分子和动物水平已有部分发病机制相关的研究发现。本文主要总结了自噬与自噬相关角膜疾病之间的关系, 现有研究表明自噬在感染炎症及免疫性疾病中发挥着重要的作用, 进一步深入研究其机制及其与疾病的关系将为临床应用提供新的思路。

利益冲突申明 本研究无任何利益冲突

作者贡献声明 朱奕睿:参与选题; 撰写论文。朱韩磊:参与选题, 收集文献。陈蔚:参与选题、设计