芥子氣眼部損傷研究進(jìn)展

劉 菲，王 菲，褚海波

芥子氣是一種親脂和烷化的化學(xué)糜爛性毒劑，以液滴態(tài)、霧態(tài)、蒸汽態(tài)長(zhǎng)期儲(chǔ)存。戰(zhàn)爭(zhēng)狀態(tài)可通過(guò)多途徑中毒，穿透能力強(qiáng)，病程長(zhǎng)，易導(dǎo)致大量戰(zhàn)斗減員和長(zhǎng)期傷殘[1]。據(jù)資料記載，兩伊戰(zhàn)爭(zhēng)中芥子氣眼部損傷率高達(dá)77.61%～92.6%[2]。本文就芥子氣體內(nèi)代謝與毒理、眼部損傷的特征及角膜損傷的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 芥子氣體內(nèi)代謝與毒理作用

芥子氣主要通過(guò)呼吸道、眼及皮膚等多種途徑吸收，可引起局部損傷和全身中毒。全身吸收作用與組織器官的敏感性相關(guān)。因其脂溶性擴(kuò)散、被動(dòng)性吸收，游離狀態(tài)的芥子氣在血液中存留一般不超過(guò)30 min。芥子氣作為雙功能烷化劑，在體內(nèi)它能與靶組織中多種大分子（如核酸、蛋白質(zhì)、脂類）及小分子代謝產(chǎn)物（谷胱苷肽）發(fā)生反應(yīng)。通過(guò)烷化亞細(xì)胞成分，破壞新陳代謝，引起氧化應(yīng)激和活性氧的增加。歸納芥子氣的毒理機(jī)制如下：

1.1 對(duì)機(jī)體DNA的烷化作用是芥子氣損傷的生物學(xué)基礎(chǔ)即芥子氣極易與生物大分子的親核性原子S、N、O等起烷化反應(yīng)，形成以共價(jià)鍵結(jié)合的不可逆性的烷化產(chǎn)物[3]。

1.2 細(xì)胞毒性和遺傳毒性是芥子氣作用的物質(zhì)基礎(chǔ) ①芥子氣的細(xì)胞毒性作用：處于不同生長(zhǎng)周期的細(xì)胞，對(duì)芥子氣敏感性不同，S期細(xì)胞（DNA合成期）和G2期細(xì)胞（合成后期）敏感性最強(qiáng)，處于分裂期（M期）細(xì)胞則相對(duì)不敏感，因此，增殖旺盛的淋巴細(xì)胞、骨髓造血細(xì)胞、腸黏膜上皮細(xì)胞、睪丸生精細(xì)胞等對(duì)芥子氣最為敏感，且呈現(xiàn)“無(wú)生殖能力”狀態(tài)[4]；此外，處于不同分化階段的血細(xì)胞敏感性也不同，造血干細(xì)胞最敏感，幼稚細(xì)胞其次，成熟細(xì)胞則較不敏感；②芥子氣的遺傳毒性作用：芥子氣抑制細(xì)胞有絲分裂，引起染色體損傷，包括斷裂、缺失、交換以及各種細(xì)胞的突變、癌變、畸變等[5]。

1.3 芥子氣對(duì)DNA和蛋白質(zhì)的敏感性不同 芥子氣可抑制DNA的合成，延遲細(xì)胞分裂。在此期間，蛋白質(zhì)可繼續(xù)合成，二者失衡，出現(xiàn)細(xì)胞增大，最終導(dǎo)致細(xì)胞崩解死亡[6]。

1.4 芥子氣體內(nèi)的毒性作用依賴于離子環(huán)境，與細(xì)胞內(nèi)pH值異常有關(guān) 脂多糖和炎性介質(zhì)有增強(qiáng)芥子氣的毒性作用[7]。眾所周知，芥子氣與一般酸堿腐蝕劑、蛋白凝固劑或燒傷的細(xì)胞毒作用不同。前者與細(xì)胞生化成分作用雖然迅速，但導(dǎo)致細(xì)胞損傷和死亡卻需要一個(gè)過(guò)程；后者則迅速殺死細(xì)胞。這就是芥子氣損傷存有潛伏期的原因。

2 芥子氣眼部損傷特征

眼是芥子氣最易攻擊的靶組織之一。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，濃度 370～420 μg/L 的芥子氣接觸兔眼 2 min，2～6 h 會(huì)出現(xiàn)眼瞼腫脹、結(jié)膜充血、角膜腐蝕、炎細(xì)胞浸潤(rùn)，24～72 h反應(yīng)達(dá)到高峰。4 h房水會(huì)發(fā)生炎細(xì)胞反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)，28 h反應(yīng)緩解。組織病理學(xué)顯示，48 h出現(xiàn)角膜上皮細(xì)胞脫落、基質(zhì)水腫、炎細(xì)胞浸潤(rùn)。72 h上皮細(xì)胞可再生，恢復(fù)期1～2周，且依賴于芥子氣劑量。3～5周后出現(xiàn)角膜遲發(fā)損傷，角膜復(fù)發(fā)糜爛浸潤(rùn)和新生血管形成分別為25%和40%[8]。芥子氣屬高度脂溶性，易溶于淚液油性部分，引起功能障礙的主要靶組織是角膜，可與角膜上皮細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間作用[9]。芥子氣眼部損害具有潛伏期,潛伏期長(zhǎng)短與接觸方式密切相關(guān)，與接觸時(shí)間關(guān)系次之，越是密切接觸者潛伏期越短。眼睛對(duì)芥子氣的傷害非常敏感，大概是皮膚的10倍，這緣于眼表黏液界面和角膜上皮細(xì)胞高代謝率[10]。芥子氣人眼損傷的臨床表現(xiàn)呈多樣化：慢性瞼炎、瞼板腺異常、干眼、角膜緣缺血、角膜緣干細(xì)胞丟失、結(jié)膜血管異常、角膜新生血管形成、繼發(fā)退行性變（脂質(zhì)和淀粉樣沉積、角膜不規(guī)則、變形、瘢痕化）。Ghasemi等[11]分析149例芥子氣眼部損傷患者，發(fā)現(xiàn)畏光、視力減退、干眼、眼異物感、眼燒灼感、眼痛。裂隙燈檢查：瞼板腺異常、瞼腺炎、倒睫、結(jié)膜紊亂、角膜緣血管異常改變、角膜緣組織缺失、角膜云翳形成。角膜的變化：上皮細(xì)胞和基質(zhì)紊亂、鈣沉積、壞死液化。芥子氣眼部損傷可分為三個(gè)階段：急性期持續(xù)1～2周，包括結(jié)膜炎和角膜水腫；慢性期即角膜傷害的潛伏期；遲發(fā)期可造成不可逆的視力損傷或失明。芥子氣暴露1 h眼部會(huì)出現(xiàn)癥狀，包括砂粒感、疼痛感及結(jié)膜充血。2～6 h角膜上皮細(xì)胞開(kāi)始脫落，導(dǎo)致角膜水腫和視力損傷。芥子氣急性損傷后2 d上皮出現(xiàn)再生，基底上皮層需要4～5 d恢復(fù)，中度損傷患者可在數(shù)周內(nèi)無(wú)典型癥狀[12]。芥子氣損傷患者約1/4～1/2常常產(chǎn)生一種延遲潰爛的角膜病變形式，據(jù)報(bào)道，潛伏期在1～40年。其致病機(jī)理尚不明確。但最通常的臨床并發(fā)癥包括慢性上皮損害，角膜新生血管化，角膜潰爛加重或視力的喪失[13]。芥子氣液滴進(jìn)入眼內(nèi)2～3 min可透過(guò)角膜上皮層進(jìn)入實(shí)質(zhì)層，6～7 min侵及虹膜。主要表現(xiàn)為漿液性和化膿性炎癥、虹膜炎或虹膜睫狀體炎，重者為角膜潰瘍、穿孔或全眼球炎及永久性失明。

3 芥子氣角膜損傷研究現(xiàn)狀

芥子氣損傷角膜傷口愈合是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及角膜上皮和細(xì)胞因子相互介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，其中白介素-1占主導(dǎo)作用。角膜細(xì)胞凋亡是初期上皮伴隨基質(zhì)損傷及全部傷口愈合反應(yīng)對(duì)靶器官的調(diào)節(jié)過(guò)程，包括上皮細(xì)胞有絲分裂和遷移、基質(zhì)細(xì)胞壞死、角膜細(xì)胞增生、肌纖維母細(xì)胞增殖、膠原沉積、炎細(xì)胞浸潤(rùn)。細(xì)胞因子調(diào)節(jié)來(lái)源于角膜細(xì)胞、淚腺或免疫細(xì)胞，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)部分角膜難以恢復(fù)正常狀態(tài)[14]。裂隙燈檢查，見(jiàn)雙側(cè)角膜緣血管呈彎曲改變，角膜全層及鄰近周邊出現(xiàn)潰瘍性角膜病。顯微鏡下見(jiàn)不規(guī)則上皮和基底上皮細(xì)胞，前者基質(zhì)見(jiàn)明顯仿錘狀角膜細(xì)胞，纖維彌漫不均一，并有高反應(yīng)物質(zhì)存在[15]。因此，目前國(guó)外的主要研究方向是探索慢性和遲發(fā)性芥子氣角膜?。╩ustard gas keratopathy，MGK）的基礎(chǔ)病理機(jī)制和各種治療的有效性。Kanavi等[16]對(duì)MGK患者采用病理和免疫組化（CD31和CD68）研究，認(rèn)為角膜上皮不規(guī)則增厚、退行性改變、上皮基底膜增厚、角膜細(xì)胞缺失、角膜Bowman層破壞是角膜組織病理學(xué)特征，淀粉樣變是角膜最常見(jiàn)的退行性變。所有患者角膜上皮和角膜內(nèi)皮均有輕、重度受損，前角膜層比后角膜層明顯。一組MGK患者測(cè)量中央角膜平均厚度、上皮細(xì)胞平均厚度、上皮細(xì)胞平均密度、角膜細(xì)胞平均密度研究，發(fā)現(xiàn)上皮細(xì)胞前部和基質(zhì)的角膜細(xì)胞明顯缺失。顯微鏡下見(jiàn)基底下神經(jīng)叢缺乏，基質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)神經(jīng)高敏結(jié)節(jié)，基質(zhì)神經(jīng)顯著增厚，異常的角膜細(xì)胞增多，且伴有淀粉樣變，脂質(zhì)角膜病，后部基質(zhì)皺褶和上皮細(xì)胞多形變[17]。急性期中央角膜損傷嚴(yán)重，角膜緣干細(xì)胞正常。2～4周角膜緣基質(zhì)持續(xù)炎癥反應(yīng)，角膜緣干細(xì)胞逐漸開(kāi)始缺失[18]。

Tamar Kadara等[19]認(rèn)為角膜上皮干細(xì)胞最初不是被芥子氣損害，而是由附近發(fā)生的次發(fā)反應(yīng)導(dǎo)致。這就提示持續(xù)的角膜神經(jīng)支配的損害和慢性炎癥的損害起了主要的作用。神經(jīng)纖維的變性在損傷后數(shù)小時(shí)從神經(jīng)末梢以Wallerian變性方式開(kāi)始。這與Blodi在第一次世界大戰(zhàn)和Pleyer在兩伊戰(zhàn)爭(zhēng)中對(duì)人類芥子氣受害者的表現(xiàn)和角膜感覺(jué)缺失的報(bào)道相符，芥子氣傷亡者中神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)性角膜炎確實(shí)與角膜感覺(jué)的下降有關(guān)。相對(duì)于角膜上皮的快速修復(fù)，角膜神經(jīng)的修復(fù)過(guò)程被描述得相對(duì)緩慢，大約需要數(shù)月至數(shù)年。最近有報(bào)道顯示神經(jīng)生長(zhǎng)因子除了對(duì)神經(jīng)再生有影響外對(duì)角膜緣干細(xì)胞更加垂愛(ài)[20]。這樣角膜緣神經(jīng)支配的病損可能會(huì)誘導(dǎo)干細(xì)胞龕生長(zhǎng)因子的缺乏，從而引發(fā)凋亡和級(jí)聯(lián)的第二次病理過(guò)程。這提示了不論是慢性炎癥還是病損的神經(jīng)引起的生長(zhǎng)因子的缺乏都會(huì)造成病理性上皮干細(xì)胞龕，從而導(dǎo)致了一個(gè)持續(xù)性的死亡。上皮干細(xì)胞的缺失隨著時(shí)間延長(zhǎng)激發(fā)了一個(gè)級(jí)聯(lián)的二次病程，表現(xiàn)為結(jié)膜化、新生血管形成和上皮的損害最后導(dǎo)致視力受損。目前還不清楚病理過(guò)程中的每個(gè)因素的作用和對(duì)于遲發(fā)性損傷的發(fā)展是否必須。當(dāng)抗炎治療減輕了芥子氣的急性損傷和延遲了遲發(fā)損傷，另外的治療需要阻止芥子氣受害者的視力損失。

近年來(lái)，隨著人們對(duì)MGK的認(rèn)識(shí)和重視，許多專家在努力攻克芥子氣預(yù)防與治療的技術(shù)難題。建立芥子氣兔角膜損傷模型，應(yīng)用組織染色、基底膜電鏡、免疫熒光進(jìn)行基質(zhì)金屬蛋白酶-9檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)表明，土霉素或水凝膠可加快芥子氣損傷角膜的愈合速度[21]，使基質(zhì)金屬蛋白酶-9減少，角膜厚度恢復(fù)和新生血管范圍縮小，傷口愈合明顯改善。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，胸腺素β4可加快角膜傷口愈合，有助于表皮細(xì)胞再生和抗炎介質(zhì)調(diào)節(jié)，可用于治療MGK和眼外傷[22]。體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，胸腺素β4可刺激結(jié)膜上皮細(xì)胞遷移，導(dǎo)致粘著斑形成和細(xì)胞外層粘連蛋白-5沉積。細(xì)胞遷移的增加可能與粘連蛋白-5產(chǎn)生有關(guān)[23]?，F(xiàn)已初步共識(shí)，對(duì)MGK的最有效的治療是板層角膜移植術(shù)和角膜緣干細(xì)胞移植術(shù)[24]。

總之，呼吸道、眼部及皮膚是芥子氣吸收的主要入徑。對(duì)機(jī)體DNA的烷化作用及細(xì)胞毒性和遺傳毒性是芥子氣重要的毒理機(jī)制。芥子氣角膜損傷可分為急性期、慢性期、遲發(fā)期，這是芥子氣角膜損傷獨(dú)有的臨床特征。芥子氣角膜損傷的病理生理機(jī)制尚不清楚，預(yù)防和治療目前仍是難以克服的技術(shù)難題。

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