青光眼是主要致盲的眼病。估计到2010年有6000万人患病，到2020年，这个数字将上升到8000万。青光眼是一种遗传异质性的综合神经退行性疾病，其特点是造成视力逐渐缺失。神经退行性变的特征表现为视网膜神经节细胞的丢失、视野典型性改变以及视神经的变性。眼压的升高是青光眼主要的危险因素。青光眼从病因学上分为原发型和继发性，从前房的解剖结构分类为开角型和闭角型，从发病时间分类为婴幼儿型、青少年型以及成年人型。一般而言，青光眼可分为以下三种主要的类型：
    （1）原发性开角型青光眼（primary open-angle glaucoma，POAG，OMIM137760）；
    （2） 原发性先天性青光眼（primary congenital glaucoma，PCG，OMIM600975）；
    （3） 原发性闭角型青光眼（primary angle-closure glaucoma，PACG，无OMIM收录）。
    另外，遗传异质性发育障碍的疾病即眼前节发育不良（anterior segment dysgenesis，ASD）已经被报道与青光眼有关。包括Peters′异常（Peters anomaly，PA，OMIM604229）、Rieger′s 异常（Rieger anomaly，RA，OMIM 180500601499）、无虹膜（OMIM106210）、虹膜发育不良（OMIM308500）及房角发育不良（OMIM137600）。

    一、青光眼相关基因的定位

    最常见的青光眼类型是POAG，全世界范围内有超过3500万人受到影响。POAG的特点是杯盘比进行性加大，相应地出现进行性的视野缺失，如果不治疗，会导致失明。POAG患者的亲属患该病的频率更大，表明该病可能受遗传因子影响。另外，吸烟、糖尿病和近视也是危险因素。根据发病时间的不同，POAG又分为青少年发病的POAG（juvenile open-angle glaucoma，JOAG）和成年发病的POAG。JOAG（发病年龄3～35岁）伴有高眼压、视野缺损及视盘损害，需要早期手术治疗。典型表现为常染色体显性遗传，而成年发病的POAG在遗传学上表现为复杂特性。Fan等报道，迄今至少已经发现22个基因位点与POAG相关联，其中14个基因位点被命名为GLC1A～GLC1N（表1）。目前从这些位点中只鉴定出3个致病基因，即myocilin（MYOC/GLC1A）、optineurin（OPTN/GLC1E）和WD repeat domain 36（WDR36/GLC1G）。一部分POAG遵循孟德尔遗传定律，还有相当大一部分起因于几个基因的变异，每个基因都起了一小部分的作用。

    除了致病基因，至少还有16种POAG相关基因，包括载脂蛋白E（apolipoprotein E，ApoE）、视神经萎缩1（optic atrophy 1，OPA1）、肿瘤蛋白p53（tumor protein p53，TP53）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）和细胞色素P4501B1（cytochrome P450 family 1，subfamily B，polypeptide 1，CYP1B1）等。在JOAG患者中，CYP1B1最初被认为是MYOC表达的修饰基因。但最近的研究表明，CYP1B1在JOAG中起重要的作用，CYP1B1的突变可能与POAG的严重程度有关。

    此外，CYP1B1是迄今惟一发现的PCG致病基因，位于2p21（GLC3A）（表1）。另外两个PCG基因位点是位于1p36的GLC3B和位于14q24.3～q31.1的GLC3C，但尚未鉴定出致病基因。PCG虽然少见，但却是婴幼儿中最常见的青光眼类型。超过80%的病例出现在1岁之内，多为小梁网以及前房角发育缺陷。PCG患者临床所见的典型症状为由于高眼压而造成的泪眼、畏光、角膜水肿和牛眼。如果不治疗，升高的眼压将很快导致轴突损失以及视力永久丧失。60%～80%的病例为双眼发病，男性的发病率比女性高（分别为65%与35%），主要表现为具有可变外显率的常染色体隐性遗传。

    二 、MYOC/TIGR基因与青光眼

    小梁网诱导性糖皮质激素反应蛋白（trabecular meshwork induced glucocorticoid response protein，TIGR）基因的发现最初源于对激素性青光眼的观察。20世纪40 年代发现糖皮质激素有抗炎作用后，很快被用于炎性眼病的治疗。Francois于1954年提出了皮质类固醇性青光眼即激素性青光眼的概念。此后陆续有报道提示激素（包括全身应用）与眼压升高及医源性青光眼的关系密切。有研究者分别通过群体观察证实局部使用激素一定时间后，可持续引起房水引流下降、眼压升高。此现象亦可出现于正常人群。根据眼部对局部使用激素引起的眼压反应不同，可将人群分为三类：高眼压反应者（占4%～6%），中度眼压反应者（约占33%） 及无反应者。由此推测眼部对激素的不同反应由一个隐性基因控制，并可遵循孟德尔遗传规律。除人类外，在兔、猫、狗及其他灵长类动物，同样观察到类似的激素性青光眼反应。在糖皮质激素诱发的开角型青光眼（glucocorticoid-induced glaucoma，GIG）研究中表明，局部使用皮质类固醇眼液的反应具有遗传性。敏感人群可能在使用皮质类固醇几小时后出现反应，有的可达几个月，甚至几年。而急性或慢性的糖皮质激素诱导的青光眼均对停用激素有效，但发病机制尚不清楚。

    Polansky等在20世纪80 年代初针对个体间对激素反应的差异进行探讨，提出环境及遗传因素双重作用的假设，并率先将人类小梁细胞作为靶细胞对激素的作用进行了深入研究。人类小梁组织是房水排出的主要途径，亦是房水流出生理性或药理性调节的重要部位。其中小梁细胞及其细胞外基质起十分重要的作用。早期研究即显示小梁细胞在维持正常房水排出阻力的作用，以及小梁细胞参与形成小梁组织导致房水排出阻力增加的病理变化。随着年龄增长，小梁细胞数量减少，而体积呈代偿性增大以覆盖小梁基质。小梁细胞的生理功能、病理变化以及对一些导致房水排出受阻的病理因素（环境因素） 的反应，在青光眼发病机制的研究中具有十分重要的意义。

    （一） MYOC/TIGR基因的克隆

    Nguyen等和Polansky等于1997年从地塞米松处理的小梁细胞中分离出TIGR基因。同年，Kubota等[6]从人类视网膜cDNA文库中分离出与TIGR 基本一致的基因，编码为55 kDa酸性蛋白，该基因序列中存在与肌球蛋白的同源区，故命名为myocilin。后来又有研究者从人类睫状体cDNAs文库中分离出一组克隆，其中**-670与TIGR基因完全一致，其mRNA可表达于睫状体、虹膜、心脏及骨骼肌。该基因已先后从人类小梁细胞、视网膜及睫状体中分离，并可在多种组织中测出其表达，然而由激素诱导小梁细胞表达的TIGR基因有特殊性，即与青光眼密切相关；可在激素诱导下从微量表达到大量表达；分泌型糖蛋白，参与细胞外基质的形成。

    Sheffield等于1993年通过用短串联重复序列标记对JOAG家系进行连锁分析，首次将青光眼相关基因GLC1A定位于lq21～q31。此后约有10个家系的类似研究，亦将该基因位点定位于同一区域[8-11]。Morissette等研究了一家系后认为GLC1A 基因与JOAG、COAG均有关。Wiggs等认为成人POAG一般在50岁以后发病，可能有其复杂的遗传规律，而不是单一模式，而JOAG的外显率很强，总是在40岁之前发病。Brézin等认为与GLC1A基因连锁和眼压的高低无关，与GLC1A连锁的家系，发生开角型青光眼的概率较大，同时青光眼所致的视神经病变相对严重。Sunden等对2个JOAG 家系进行分析，通过对青光眼的表型与基因多态性位点进行研究，进一步将GLC1A定位于1q 在遗传标记DIS3665与DIS3664之间更窄的区域内（3 cm）。

    Stone等根据酵母人工染色体序列标志目录图（yeast artificial chromosome sequence tagged site content mapping，YAC STS）和放射杂交图（radiation hybrid mapping）最后确定3个青光眼致病候选基因：TXGP1 、APTILG1及TIGR。通过对JOAG家系的突变研究，未发现APTILG1的突变，而通过同样的方法检测到TIGR基因的突变，从而证实TIGR 基因为青光眼的相关基因。该基因最终被命名为MYOC。

    （二） MYOC基因的结构和表达

    MYOC基因由3个外显子和2个内含子组成，3个外显子分别由604、126以及782个碱基对组成。5 kb的启动子区域含有多个与基因调控有关的反应元件，主要包括：激活蛋白1（activator protein-1，AP-1）、NF-κB、切应力反应性元件（shear stress responsive element，SSRE）、甲状腺激素反应元件（thyroid hormone elements，TRE）和糖皮质激素结合点。上述位于TIGR 基因启动子区域的重要基元序列对TIGR 基因表达的调控作用仍在研究中，推测这些结构与环境/遗传因素对TIGR 基因的影响有密切关系。

    MYOC基因的cDNA大小为2 kb，其编码产物属于黏蛋白/糖蛋白，以糖基化和非糖基化两种形式存在，分子质量分别为66 kD和55 kD。Fautsch等运用凝胶柱鉴定发现前房中MYOC蛋白是以一种分子质量为120～180 kD的复合物形式存在，MYOC间相互作用的区域主要位于第117～166个氨基酸的拉链区内。

    MYOC在眼部组织中广泛表达，除了在小梁细胞发现了MYOC基因，在睫状体中也分离出该基因的cDNA。目前已在角膜上皮、角膜内皮、角膜基质、房水、虹膜、巩膜、睫状肌、晶状体上皮、筛板、视网膜以及视神经等组织中发现了MYOC的表达。

    （三） MYOC基因的突变研究

    至今已报道了192个MYOC序列改变（参见myocilin allele specific phenotype database，www.myocilin.com），其中约40%为致病性突变，约90%位于第三外显子的嗅素同源区域。Stone等发现位于GLC1A上的青光眼致病基因MYOC后，先后对8个POAG 家系中的患者进行MYOC基因分析，结果显示5个家系存在MYOC基因突变，其中一个1q 连锁JOAG家系中22例青光眼患者均存在Tyr430His突变；2个家系（其中1个为成人POAG家系） 中15 例患者存在Gly357Val突变 ；另2个家系存在Gln361Stop突变，MYOC 基因编码产物C 端截断136 个氨基酸。3 类突变均发生于MYOC基因的2个PCR 扩增产物上，不包括基因全部。

    为检测MYOC基因中上述突变的发生率，Stone等[15]筛选了四组不同类型的人群进行比较，结果如下：
    （1） 有家族史的青光眼组（n＝227） ：Gly357Val 占0.9 %，Gln361Stop 占2.6 %，Tyr430His 占4.4 %；
    （2）不加选择的POAG组：Gln361Stop 占2.9 %；
    （3）一般人群组：Gln361Stop 占0.3 %；
    （4）正常志愿者组未发现突变。
    此外，在这四组人群中，2.5%～6.5%显示TIGR 第340密码子改变，但无氨基酸变化。

    对不同种族的POAG家系和散发POAG患者的MYOC基因进行了突变筛选及序列分析，发现不同种族人群具有不同的MYOC基因突变谱。Adam等对8个法国POAG 家系的调查发现了Pro370Leu、Ile477Ser、Asn480Lys、Ile499Phe与Gly246Arg等5个突变。在澳大利亚POAG 家系中发现了Gln368Stop、Thr377Met等突变。Yoon等在韩国POAG患者中发现了Arg46Stop与Thr353Ile两个突变。Taniguchi等在日本POAG家系中发现了Gly367Arg与Pro370Leu突变。S**riya等在印度发现了Gln48His、Gly367Arg、Thr377Met 等突变。Fan等在香港一个JOAG家系中发现了Cys245Tyr突变，该突变可导致MYOC蛋白不能正常分泌到细胞外，从而推测可引起眼压升高及JOAG。Ge等对广州一个POAG家系进行分析，也发现了Pro370Leu突变。

    卓业鸿等运用PCR和SSCR技术对70例POAG患者进行突变分析，仅发现1例患者携带 Asp388Asn突变，突变率为1.4%；范宝剑等筛查了南京地区82例POAG患者和150例对照者，发现了6个序列改变，即1-83G>A、Gly12Arg、Arg46stop、Arg76Lys、IVS2＋35A>G和Thr353Ile，其中POAG患者携带Thr353Ile突变的比例显著高于对照组（分别为12.2%和3.3%），提示Thr353Ile突变与中国汉族人的POAG发病相关。Chen等对一个JOAG家系进行突变研究，在所有患者中发现了Pro370Leu突变，20岁以上该突变的发病率为100%，其基因型与表现型符合该种突变的典型特征。在西班牙正常眼压型青光眼（normal tension glaucoma，NTG）和POAG 患者中，发现了2 个已报道的突变（Gln368Stop、Ala445Val）和1个新型致病突变（Tyr479His）。Fingert等对来自高加索、澳大利亚、美国（黑人）、加拿大（白人）以及亚洲（黄种人）的1703例青光眼患者进行分析，发现有21个碱基突变可能致病，而最常见的突变为Gln368Stop，总突变率约为1.6%。Fan等报道香港地区中国人POAG患者中MYOC基因突变率为1.1%～1.8%。

    MYOC基因启动子区域含有许多重要的基元序列。该区域基因突变或其他因素（包括反式作用元件）变化对MYOC基因的表达与调控有极为重要的意义。Nguyen 等已在有明显遗传倾向的成人POAG 家系中发现MYOC 基因在启动子区域中的改变，这些变化可能使该区域某些基元序列对激素、氧化等刺激因素更加敏感，而导致MYOC 基因的异常表达。启动子区域及其调节因子的异常，也可能与一些年龄相关性眼部改变及其对激素的反应有关。

    （四）MYOC基因突变在POAG发病中的作用

    MYOC蛋白的功能目前尚不清楚。根据其cDNA结构特点以及在眼部的分布情况，推测MYOC蛋白可能通过以下几种途径参与POAG的发病过程[18]。

    1. 通过在小梁网聚集增加房水流出的阻力：MYOC 蛋白除结合于细胞表面外，还可以与糖胺聚糖、透明质酸及其他一些糖蛋白（如纤维连接蛋白、层黏连蛋白等）相互结合形成无定型基质。该基质分布于小梁组织中，参与形成对房水流出的阻力。体外培养的小梁细胞在激素作用下，于培养液中可检测出大量修饰后MYOC 蛋白。眼内在某种因素（环境/遗传）诱导下生成的这种蛋白或蛋白复合物亦可能分布于小梁网间隙及近管组织区域，而成为房水流出受阻、眼压升高的病理基础。因此，这种病变在一定（特异）蛋白酶消化降解下有望得到改善。有研究表明：在动物眼内注射硫酸软骨素（黏蛋白）可使眼压升高，相应病理改变有小梁硬化、小梁网间隙变窄及小梁网中布满细胞外基质。而注射硫酸软骨素酶**、透明质酸酶等糖胺聚糖降解酶，可降解小梁组织中一些基质而使房水流出阻力下降。

    Fautsch 等发现，重组的MYOC蛋白可能通过增加小梁网细胞外基质的沉积而增加房水流出的阻力，进而引起眼压升高。

    Filla等检测培养的人眼小梁细胞MYOC蛋白的表达，发现MYOC蛋白通过与纤维连接蛋白的肝素-Ⅱ区域相互作用，可以调节小梁细胞与细胞外基质的黏附，从而对小梁网的阻力产生影响。Joe等[32]认为突变的MYOC蛋白在小梁细胞内质网中聚积会导致内质网受压以及毒性作用，从而引起小梁细胞功能障碍，进而引起眼压升高。

    2. MYOC蛋白可能通过影响葡萄膜-巩膜途径而对房水的外流产生影响：已证实MYOC蛋白在睫状肌表达，因此推测MYOC有可能通过影响睫状肌进而对房水经葡萄膜-巩膜途径外流产生影响。

    3. MYOC对视神经的影响：最初，人们认为MYOC是通过影响小梁网的功能而对青光眼的发病产生影响。随着深入的研究，发现MYOC还可能通过其他途径对青光眼的发病产生影响。Karali等发现MYOC蛋白在巩膜筛板、视神经、视网膜神经节细胞轴突以及星型胶质细胞中均有表达，推测MYOC可能在巩膜筛板对视神经轴突的功能及存活产生影响，进而在青光眼的发病过程中产生作用。Swiderski等发现在视神经鞘、包围视神经的软硬脑膜及血管周围的组织中有MYOC的表达，认为MYOC有可能通过改变视神经的结构、代谢以及营养支持而增加视神经对青光眼损害的易感性，从而导致青光眼的视神经损害。