角膜膠原交聯(lián)治療角膜融解的研究進(jìn)展

肖可人，何書喜

作者單位：1(421001)中國(guó)湖南省衡陽市,南華大學(xué)醫(yī)學(xué)院;2(410005)中國(guó)湖南省長(zhǎng)沙市,湖南省人民醫(yī)院眼視光學(xué)中心

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·文獻(xiàn)綜述·

角膜膠原交聯(lián)治療角膜融解的研究進(jìn)展

肖可人1，何書喜2

作者單位：1(421001)中國(guó)湖南省衡陽市,南華大學(xué)醫(yī)學(xué)院;2(410005)中國(guó)湖南省長(zhǎng)沙市,湖南省人民醫(yī)院眼視光學(xué)中心

Citation:Xiao KR, He SX.Progress of research on corneal collagen cross-linking for corneal melting.GuojiYankeZazhi(IntEyeSci) 2016;16(6):1060-1062

摘要

關(guān)鍵詞：角膜膠原交聯(lián)；核黃素；紫外光A；角膜融解

引用：肖可人，何書喜.角膜膠原交聯(lián)治療角膜融解的研究進(jìn)展.國(guó)際眼科雜志2016;16(6):1060-1062

0引言

角膜融解(corneal melting)是多種因素引起的非感染性角膜潰瘍，可單獨(dú)發(fā)生如Mooren角膜潰瘍，也可伴發(fā)于多種膠原血管性疾病，影響眼表組織完整性因素也可導(dǎo)致角膜融解發(fā)生，如角膜堿燒傷、暴露性角膜炎、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)性角膜炎、眼部手術(shù)后引起的持續(xù)性上皮缺損等[1]。其發(fā)病機(jī)制目前尚不明確，目前主要治療手段為早期局部及全身應(yīng)用免疫抑制劑治療(主要為糖皮質(zhì)激素)，根據(jù)病變累及角膜情況不同選擇不同手術(shù)方式進(jìn)行整復(fù)性治療，如羊膜移植術(shù)、穿透性角膜移植術(shù)、板層角膜移植術(shù)、角鞏膜修補(bǔ)術(shù)等。但因角膜融解復(fù)發(fā)，角膜移植術(shù)后植片發(fā)生融解等治療效果欠佳[2-5]。此外若角膜融解早期得不到有效干預(yù)可發(fā)生繼發(fā)感染，甚至發(fā)展成為角膜穿孔。然而與此同時(shí)因人口老年化致眼內(nèi)手術(shù)增多，膠原血管性疾病發(fā)病率增高，角膜融解的發(fā)病率也將隨之增高。而因激光屈光手術(shù)的開展，異體角膜來源日益減少，這也促使我們探索新的、有效的治療角膜溶解的方法。

角膜膠原交聯(lián)(corneal collagen crosslinking，CXL)最初提出是為了有效治療醫(yī)源性角膜擴(kuò)張性疾病和進(jìn)展期圓錐角膜引起的進(jìn)展性視力下降[6]。此項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過多年的臨床試驗(yàn)探索，其技術(shù)方法有了明顯提高，適應(yīng)證也有相應(yīng)增加。從最初的治療角膜擴(kuò)張性疾病至現(xiàn)今被應(yīng)用于原發(fā)性圓錐角膜(早、中期活動(dòng)病變)、繼發(fā)性角膜失代償(LASIK術(shù)后)、角膜局部變薄(炎癥、變性)、角膜炎(細(xì)菌性、真菌性、阿米巴性)、角膜擴(kuò)張(病源性、非炎性)、延緩病理性近視進(jìn)展(加固鞏膜組織)、角膜潰瘍(感染性、免疫性)、各種原因角膜融解、角膜移植術(shù)后復(fù)發(fā)的球形圓錐、嚴(yán)重不規(guī)則散光等。因?yàn)榻悄つz原交聯(lián)安全、操作簡(jiǎn)單、副作用較小，引起了眼科醫(yī)生的關(guān)注。

1角膜膠原交聯(lián)基本原理

角膜基質(zhì)層是構(gòu)成角膜主要部分，占角膜厚度90%，主要由膠原纖維、角膜基質(zhì)細(xì)胞、細(xì)胞外粘性物質(zhì)(粘多糖)組成[1]。自然狀態(tài)下正常角膜膠原纖維之間存在共價(jià)交聯(lián)[7]。角膜膠原交聯(lián)技術(shù)原理是通過紫外光A(ultraviolet A， UVA)照射光敏劑核黃素(維生素B2)浸潤(rùn)的角膜，在波長(zhǎng)為370nm的紫外光作用下，核黃素被激發(fā)形成以單線氧為主的三重態(tài)活性氧簇(ROS)。ROS可誘導(dǎo)角膜膠原纖維之間及角膜膠原纖維與粘多糖之間發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成共價(jià)鍵，從而增強(qiáng)角膜膠原纖維機(jī)械強(qiáng)度、生物學(xué)穩(wěn)定性及角膜抗擴(kuò)張能力[8-10]。

2角膜膠原交聯(lián)治療角膜融解的可能機(jī)制

2.1角膜融解發(fā)生可能機(jī)制正常的角膜組織在手術(shù)、外傷等因素作用導(dǎo)致角膜抗原性改變啟動(dòng)機(jī)體免疫系統(tǒng)發(fā)生炎性細(xì)胞浸潤(rùn)(以多核白細(xì)胞及巨噬細(xì)胞為主)，與此同時(shí)釋放炎性因子(如趨化因子、細(xì)胞因子等)形成復(fù)雜的免疫網(wǎng)絡(luò)，浸潤(rùn)細(xì)胞與活化的角膜基質(zhì)細(xì)胞可以使組織型膠原酶分泌增加，導(dǎo)致膠原過度分解引起角膜融解發(fā)生形成無菌性角膜潰瘍[1-2,11]。其中中性粒細(xì)胞、角膜基質(zhì)成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞釋放的基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)及角膜基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的金屬蛋白酶抑制劑(TIMPs)之間的平衡被打破與角膜融解有關(guān)，MMPs經(jīng)活化后形成有活性的膠原酶從而降解細(xì)胞外膠原。MMPs表達(dá)過程中受多種細(xì)胞因子(如IL-1、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β、TNF-α等)調(diào)控[12]。而抑制角膜融解可以減少角膜抗原產(chǎn)生，從而減少炎性細(xì)胞浸潤(rùn)及炎性因子釋放，打破免疫網(wǎng)絡(luò)，終止惡性循環(huán)，達(dá)到治療角膜融解。

2.2角膜膠原交聯(lián)治療角膜融解機(jī)制實(shí)驗(yàn)研究Spoerl等[13]及Schilde等[14]分別對(duì)豬眼球進(jìn)行紫外光A聯(lián)合核黃素介導(dǎo)的膠原交聯(lián)處理后，豬眼角膜對(duì)膠原酶、胃蛋白酶等融解作用耐受性明顯增強(qiáng)，豬眼角膜膠原降解時(shí)間明顯延長(zhǎng)。據(jù)推測(cè)可能是因?yàn)槟z原交聯(lián)之后膠原纖維之間以及膠原纖維與粘多糖分子之間形成共價(jià)鍵，形成了新的空間結(jié)構(gòu)，從而使膠原酶作用位點(diǎn)破壞。因此經(jīng)紫外光A核黃素介導(dǎo)的角膜膠原交聯(lián)處理后的豬角膜對(duì)各種酶融解的抵抗能力增強(qiáng)。趙旭東等在兔眼上制備角膜融解模型后進(jìn)行角膜膠原交聯(lián)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組發(fā)生角膜融解情況明顯少于對(duì)照組且未出現(xiàn)角膜穿孔，此外從病理與免疫組化結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)膠原交聯(lián)治療組角膜水腫程度輕，角膜膠原纖維破壞輕且排列更整齊，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)明顯減少，深層角膜組織受影響小。結(jié)果顯示膠原交聯(lián)可以抑制和延遲兔角膜堿燒傷后角膜融解的發(fā)生和發(fā)展，減輕角膜膠原纖維的破壞及減少角膜組織中炎性細(xì)胞的浸潤(rùn)[15]。綜上角膜膠原交聯(lián)治療角膜融解的機(jī)制可能是：(1)經(jīng)角膜膠原交聯(lián)處理過后的角膜組織空間結(jié)構(gòu)改變，破壞了膠原酶作用位點(diǎn)，而使得經(jīng)處理后的角膜組織對(duì)膠原酶抵抗力增強(qiáng)；(2)經(jīng)角膜膠原交聯(lián)處理過后的角膜組織炎性細(xì)胞浸潤(rùn)減輕，抑制了多種細(xì)胞因子釋放，從而抑制MMPs表達(dá)，達(dá)到治療角膜融解。

3角膜膠原交聯(lián)治療角膜融解臨床研究現(xiàn)狀

Al-Sabai等[16]在1例抗生素治療無效的假單胞菌感染所致發(fā)生角膜融解的角膜潰瘍病例中，為了避免角膜穿孔的發(fā)生，Al-Sabai等對(duì)其進(jìn)行角膜膠原交聯(lián)，術(shù)后患者角膜病變局限化，瘢痕形成，未出現(xiàn)角膜穿孔。類似的Makdoumi等[17]在對(duì)7只伴有角膜融解的患眼行紫外光A聯(lián)合核黃素介導(dǎo)的角膜膠原交聯(lián)術(shù)后，角膜融解均得到有效控制，角膜再上皮化。Müller 等[18]對(duì)6只出現(xiàn)角膜融解癥狀的感染性角膜潰瘍患者行角膜膠原交聯(lián)術(shù)，其中4只患眼角膜融解停止，潰瘍漸愈合，另外2只患眼角膜融解進(jìn)程延緩后行角膜移植術(shù)。Zamani等[19]對(duì)8只經(jīng)抗生素治療無效出現(xiàn)角膜融解的角膜潰瘍患者進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)紫外光A聯(lián)合核黃素介導(dǎo)的角膜膠原交聯(lián)治療，其中除了1只患眼因出現(xiàn)角膜穿孔而行急診角膜移植手術(shù)，1只患眼因嚴(yán)重的角膜局限性變薄而行結(jié)膜瓣治療，其余6只患眼角膜融解進(jìn)程停止，并完成角膜再上皮化。此外在Said等[20]對(duì)合并角膜融解的晚期感染性角膜潰瘍行PACK-CXL治療的一項(xiàng)前瞻性研究表明PACK-CXL并不會(huì)縮短病程，但明顯可減少并發(fā)癥發(fā)生。上述臨床試驗(yàn)都表明在治療合并角膜融解的感染性角膜炎時(shí)，角膜膠原交聯(lián)術(shù)可以起到使病變局限，可以起到治療作用，或延緩角膜融解發(fā)展，為后續(xù)進(jìn)一步治療如角膜移植術(shù)等爭(zhēng)取時(shí)間。角膜膠原交聯(lián)為臨床治療各種因素引起的角膜融解提供了新的治療途徑。然而至今相關(guān)臨床研究大多數(shù)聚焦于治療感染因素所致角膜融解，對(duì)于因堿燒傷所致、伴發(fā)于風(fēng)濕性疾病等角膜融解尚未有文獻(xiàn)報(bào)道。在治療Mooren角膜潰瘍、伴發(fā)于風(fēng)濕性疾病等角膜融解時(shí)的療效，尚需進(jìn)一步研究。

4紫外光A聯(lián)合核黃素介導(dǎo)的角膜膠原交聯(lián)技術(shù)的安全性

角膜膠原交聯(lián)技術(shù)的安全性主要與能否導(dǎo)致角膜緣干細(xì)胞，角膜內(nèi)皮細(xì)胞，晶狀體和視網(wǎng)膜的損傷有關(guān)。目前用于角膜膠原交聯(lián)技術(shù)的紫外光A波長(zhǎng)為370nm，能量約為5.4J/cm2(相當(dāng)于3mW/cm2)，低于紫外光對(duì)角膜緣干細(xì)胞、角膜內(nèi)皮細(xì)胞、晶狀體和視網(wǎng)膜的損傷閾值。當(dāng)角膜厚度大于400μm時(shí)，穿透角膜組織的紫外光A經(jīng)核黃素吸收后僅剩余5%左右，不會(huì)造成角膜內(nèi)皮細(xì)胞損傷[6]。此外角膜膠原交聯(lián)主要作用于前角膜基質(zhì)層，可以增強(qiáng)角膜對(duì)水合作用的耐受能力，減輕角膜水腫，保護(hù)深層角膜組織[21-22]。晶狀體僅吸收0.65J/cm2，遠(yuǎn)低于紫外光A所致白內(nèi)障的閾值70J/cm2，也遠(yuǎn)低于視網(wǎng)膜視細(xì)胞損傷閾值81mW/cm2[23]。因此為了避免眼內(nèi)其他組織損傷，在進(jìn)行角膜膠原交聯(lián)術(shù)前應(yīng)完善角膜厚度檢查以排除角膜厚度小于400μm的角膜。

5小結(jié)

綜上所述，近年來基礎(chǔ)及臨床研究表明，紫外光A聯(lián)合核黃素介導(dǎo)的角膜膠原交聯(lián)技術(shù)在各種因素導(dǎo)致的角膜融解治療上可起到抑制和延緩作用。為各種原因所致角膜融解提供了新的治療思路，減少了進(jìn)行角膜移植的需求，有望成為此類疾病治療的標(biāo)準(zhǔn)方案之一。然而現(xiàn)在角膜融解發(fā)病機(jī)制尚不明確，關(guān)于角膜膠原交聯(lián)治療角膜融解的基礎(chǔ)及臨床研究均較少，現(xiàn)仍處于臨床動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段。根據(jù)本-羅二氏定律，在總能量保持不變的條件下產(chǎn)生的光化學(xué)效應(yīng)是類似的?，F(xiàn)今角膜膠原交聯(lián)技術(shù)已發(fā)展出標(biāo)準(zhǔn)角膜膠原交聯(lián)、快速角膜膠原交聯(lián)等方法。在角膜膠原交聯(lián)術(shù)應(yīng)用于角膜融解時(shí)的作用機(jī)制、最佳治療方案、最佳干預(yù)時(shí)間等尚需大量實(shí)驗(yàn)研究。由于角膜膠原交聯(lián)術(shù)在治療角膜融解方面相關(guān)臨床試驗(yàn)起步較晚，對(duì)于其預(yù)后有無并發(fā)癥等情況尚需長(zhǎng)期臨床觀察。

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Progress of research on corneal collagen cross-linking for corneal melting

Ke-Ren Xiao1, Shu-Xi He2

1Faculty of Medicine, University of South China, Hengyang 421001, Hunan Province, China;2Optic Center, Hunan Provincial People’s Hospital, Changsha 410005, Hunan Province, China

Correspondence to:Shu-Xi He. Optic Center, Hunan Provincial People’s Hospital, Changsha 410005, Hunan Province, China. shuxi9918@163.com

Received：2016-02-17Accepted：2016-05-06

Abstract
?Corneal collagen cross-linking (CXL) could increase the mechanical strength, biological stability and halt ectasia progression due to covalent bond formed by photochemical reaction between ultraviolet-A and emulsion of riboflavin between collagen fibers in corneal stroma. Corneal melting is an autoimmune related noninfectious corneal ulcer. The mechanism of corneal melting, major treatment, the basic fundamental of ultraviolet-A riboflavin induced CXL and the clinical researches status and experiment in CXL were summarized in the study.

KEYWORDS:?corneal collagen cross-linking; riboflavin; ultraviolet-A; corneal melting

作者簡(jiǎn)介：肖可人，在讀碩士研究生，研究方向:屈光學(xué)。

通訊作者：何書喜，主任醫(yī)師，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向: 屈光手術(shù)學(xué). shuxi9918@163.com

收稿日期：2016-02-17 修回日期： 2016-05-06

角膜膠原交聯(lián)(corneal collagen cross-linking，CXL)技術(shù)是通過紫外光A和感光劑核黃素的光化學(xué)反應(yīng)使角膜基質(zhì)內(nèi)膠原纖維形成共價(jià)鍵，從而增加膠原纖維機(jī)械強(qiáng)度、生物學(xué)穩(wěn)定性及角膜抗擴(kuò)張能力。角膜融解(corneal melting)是一種與自身免疫相關(guān)的非感染性角膜潰瘍。我們對(duì)角膜融解發(fā)病機(jī)制、目前主要治療手段及紫外光A核黃素介導(dǎo)角膜膠原交聯(lián)術(shù)基本原理、在角膜融解方面的實(shí)驗(yàn)和臨床研究現(xiàn)狀等問題進(jìn)行綜述。

DOI:10.3980/j.issn.1672-5123.2016.6.14