青光眼與房水生物標(biāo)志物研究進(jìn)展△

張勇 朱小敏 謝琳

(1.中國(guó)人民解放軍第八二醫(yī)院眼科 淮安 233000；2.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院眼科 重慶 401120)

青光眼是世界上首位不可逆性致盲性眼病，流行病學(xué)預(yù)測(cè)，到2040年，全世界將有1.118億青光眼患者[1]。生物標(biāo)志物是一種在生理、病理或治療過(guò)程中具有可測(cè)量性的生物信號(hào)，能夠?qū)膊∵M(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、早期診斷并預(yù)測(cè)和檢測(cè)治療反應(yīng)和不良反應(yīng)[2]。青光眼生物標(biāo)志物的探索是目前的研究熱門之一，近幾年，研究人員試圖在不同體液中找到青光眼的生物標(biāo)志物，如血液、淚液、房水、玻璃體、腦脊液等[3]。體液檢測(cè)被用于各種眼部疾病的研究，例如Shpak等[4]檢測(cè)了血清中的腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)濃度，發(fā)現(xiàn)早期原發(fā)性開(kāi)角型青光眼(primary open-angle glaucoma，POAG)患者血清中BDNF濃度降低；Na等[5]將133例患者和70例健康人群根據(jù)干眼癥患病程度分為4組，檢測(cè)了淚液中的細(xì)胞因子，發(fā)現(xiàn)多種細(xì)胞因子濃度發(fā)生改變且與患病程度相關(guān)，白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)和IL-1β水平升高是干眼癥患者早期表現(xiàn)；Kiang等[6]通過(guò)檢測(cè)小鼠玻璃體中的細(xì)胞因子發(fā)現(xiàn)：小膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥反應(yīng)可能是發(fā)生視網(wǎng)膜脫離的原因之一，且可能影響術(shù)后視力恢復(fù)。

雖然各種體液被用于眼部疾病的研究，例如血液、淚液、玻璃體等，但是這些體液標(biāo)本在研究青光眼的生物標(biāo)志物時(shí)都有各自的缺陷。血液中含有大量的白蛋白、免疫球蛋白、鐵蛋白、纖維蛋白等，這些高濃度蛋白的存在會(huì)影響低濃度蛋白的檢測(cè)；另外，由于血-眼屏障的存在，眼內(nèi)發(fā)生變化的蛋白很難進(jìn)入血液，即使這些蛋白進(jìn)入血液后，也會(huì)被稀釋，難以檢測(cè)出差異。淚液檢測(cè)方式易受滴眼藥物的影響，有研究者發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期使用抗青光眼藥物可以誘發(fā)眼表炎癥，且會(huì)改變淚液中的蛋白譜[7]。此外，由于淚液僅局限于角膜表面，并沒(méi)有直接接觸眼內(nèi)組織如小梁和視神經(jīng)等，因此可能不適合用于青光眼患者生物標(biāo)志物的研究。玻璃體作為青光眼生物標(biāo)志物研究的樣品具有很大優(yōu)勢(shì)，因?yàn)椴Ａw與視網(wǎng)膜節(jié)細(xì)胞(retinal ganglial cells，RGCs)直接接觸。有研究使用動(dòng)物模型收集玻璃體樣品，如Walsh等[8]使用高眼壓鼠模型研究眼內(nèi)生物標(biāo)志物的表達(dá)和濃度，發(fā)現(xiàn)在RGCs損傷的模型中，過(guò)氧化氫酶濃度顯著升高。但是很少有研究選擇青光眼患者的玻璃體作為研究對(duì)象，其主要缺點(diǎn)是玻璃體采集對(duì)患者傷害較大。玻璃體標(biāo)本通常在玻璃體切割術(shù)中采集，而一般青光眼患者不做玻璃體切割術(shù)，因此收集青光眼患者的玻璃體很困難。因此，房水標(biāo)本最受研究者青睞。

1 房水標(biāo)本在青光眼生物標(biāo)志物研究中的優(yōu)勢(shì)

房水由睫狀體上皮細(xì)胞生成，為角膜、晶狀體、小梁網(wǎng)等組織提供營(yíng)養(yǎng)[9]。房水在青光眼生物標(biāo)志物的研究中具有很大優(yōu)勢(shì)。由于房水直接與小梁網(wǎng)接觸，因此能反映小梁網(wǎng)的功能狀態(tài)。此外，Aiello等[10]發(fā)現(xiàn)，糖尿病視網(wǎng)膜病變患者從玻璃體到房水存在血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)濃度梯度；同時(shí)Funatsu等[11-12]的研究中也發(fā)現(xiàn)玻璃體和房水中的VEGF和IL-6濃度存在顯著相關(guān)性。根據(jù)這些研究，我們認(rèn)為一些可溶性分子，如可溶性細(xì)胞因子可以從玻璃體擴(kuò)散到房水中，因此房水可以被認(rèn)為間接接觸視網(wǎng)膜。由于房水具有以上特點(diǎn)，它作為青光眼生物標(biāo)志物研究的樣本是非常適合的。青光眼患者房水中許多細(xì)胞因子濃度發(fā)生了改變，如促炎癥因子、生長(zhǎng)因子、氧化應(yīng)激相關(guān)因子和神經(jīng)退行性疾病相關(guān)因子等[13]。我們前期的研究也發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是POAG，還是原發(fā)性閉角型青光眼(primary angle-closure glaucoma，PACG)，房水中多種細(xì)胞因子的濃度水平發(fā)生了變化[13-14]。但是，房水檢測(cè)和玻璃體檢測(cè)一樣也屬于侵入性檢查，雖然其安全性要優(yōu)于玻璃體采集，但是仍有待提高。目前的研究中，房水大多通過(guò)術(shù)中前房穿刺獲取。

2 青光眼與房水生物標(biāo)志物

2.1 探究青光眼的發(fā)病機(jī)制 青光眼的發(fā)病機(jī)制仍不完全清楚，而房水中生物標(biāo)志物的檢測(cè)有助于青光眼發(fā)病機(jī)制的研究。如小梁網(wǎng)損傷的標(biāo)志物：轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor，TGF-β)和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)及其組織抑制劑(tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs)。TGF-β在細(xì)胞增殖、傷口愈合、免疫反應(yīng)等細(xì)胞進(jìn)程中方面發(fā)揮著重要的作用[15]，目前在哺乳動(dòng)物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了3種TGF-β亞型，即TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，而TGF-β2是眼內(nèi)的主要亞型[16]，TGF-β2促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的堆積可能會(huì)改變小梁網(wǎng)的結(jié)構(gòu)[17]。已有研究發(fā)現(xiàn)POAG患者房水中TGF-β2濃度升高[18]，而降低TGF-β2水平有助于防止小梁網(wǎng)衰老[19]。此外，正常情況下，房水中TIMPs和MMPs處于平衡狀態(tài)時(shí)，有利于房水流出；而當(dāng)平衡被破壞時(shí)，可能引起小梁處細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)的堆積，導(dǎo)致房水流出受阻[20]。MMPs和TIMPs濃度在開(kāi)角型青光眼患者房水中濃度升高相較于閉角型青光眼更為顯著[21]，這點(diǎn)非常有趣，因?yàn)樵谖覀兊难芯恐袡z測(cè)的大多數(shù)細(xì)胞因子濃度(如促炎癥因子)，在PACG房水中的濃度更高[22-23]，而MMPs和TIMPs在開(kāi)角型青光眼房水中的濃度比閉角型青光眼更高，這提示ECM堆積在開(kāi)角型青光眼發(fā)病中更為重要。除了小梁網(wǎng)損傷標(biāo)志物外，還有神經(jīng)退行性疾病標(biāo)志物。Inoue等[24]在開(kāi)角型青光眼患者房水中發(fā)現(xiàn)Alzheimer相關(guān)標(biāo)志物濃度顯著升高。我們的研究也發(fā)現(xiàn)POAG患者房水中細(xì)胞黏附分子、組織蛋白酶D等退行性疾病的標(biāo)志物濃度升高[14]。這些研究提示，青光眼可能是一種神經(jīng)退行性疾病。

而在閉角型青光眼發(fā)病機(jī)制的研究中，Du等[25]通過(guò)檢測(cè)急性原發(fā)性房角關(guān)閉(acute primary angle closure，APAC)患者房水中的細(xì)胞因子，發(fā)現(xiàn)APAC眼房水中炎癥因子濃度，如IL-6、IL-8、單核細(xì)胞趨化蛋白(monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)等，相較于同一患者的另一只未發(fā)病眼顯著升高，提示炎癥反應(yīng)可能參與了原發(fā)性房角關(guān)閉的發(fā)生、發(fā)展。此外，我們的研究發(fā)現(xiàn)：VEGF濃度在POAG患者房水沒(méi)有顯著變化[26]。而在Huang等[27]的研究中，VEGF濃度在PACG和APAC患者房水中均顯著升高，APAC房水中VEGF濃度更高，且VEGF濃度與眼壓呈正相關(guān)，提示在急性發(fā)作期，眼內(nèi)組織處于缺血缺氧的環(huán)境中。長(zhǎng)期高眼壓容易造成新生血管性青光眼。

2.2 輔助診斷和判斷青光眼進(jìn)程 房水生物標(biāo)志物的研究還可以輔助青光眼的診斷和治療。一部分眼病單憑臨床表現(xiàn)難以確診，房水檢測(cè)可以輔助診斷，使診斷更精準(zhǔn)，目前已有用于臨床的房水檢測(cè)設(shè)備。此外，青光眼生物標(biāo)志物還可以提示病程發(fā)展。Inoue等[24]的研究發(fā)現(xiàn)開(kāi)角型青光眼房水中載脂蛋白(apolipoprotein，APO)、甲狀腺素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(transthyretin，TTR)和補(bǔ)體因子H(complement factor H)的濃度與視野平均缺損值(mean defect，MD)呈負(fù)相關(guān)； Xie等[28]檢測(cè)了房水中的長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，LncRNA)，發(fā)現(xiàn)T267384、ENST00000607393和T342877在POAG房水中表達(dá)增高，并且房水中ENST00000607393和 T342877濃度與視野模式標(biāo)準(zhǔn)偏差值(PSD)及視神經(jīng)纖維層厚度(RNFL)相關(guān)。我們的研究中也發(fā)現(xiàn)組織蛋白酶D、細(xì)胞黏附分子等細(xì)胞因子濃度與MD值呈負(fù)相關(guān)[14]，認(rèn)為進(jìn)一步的研究可以按照青光眼視野缺損進(jìn)行分組，比較各組青光眼患者房水中這些因子的濃度差異。

2.3 治療效果評(píng)估 青光眼生物標(biāo)志物與治療效果評(píng)估的研究主要集中對(duì)于小梁切除術(shù)預(yù)后的判斷，這類研究目前并不多見(jiàn)，且樣本量較小，隨訪時(shí)間較短，但已經(jīng)有了一些很有意思的發(fā)現(xiàn)。Cvenkel等[29]比較了手術(shù)成功和手術(shù)失敗的小梁切除術(shù)患者房水中細(xì)胞因子濃度，發(fā)現(xiàn)手術(shù)失敗的患者房水中IL-6和腫瘤壞死因子-α(Tumor necrosis factor -α，TNF-α)濃度更高，他們認(rèn)為高濃度的炎癥因子表明前房處于炎癥環(huán)境，更容易發(fā)生纖維化導(dǎo)致濾過(guò)手術(shù)失??；Inoue[30]發(fā)現(xiàn)術(shù)前房水中MCP-1濃度影響小梁切除術(shù)成功率，MCP-1濃度越高，術(shù)后累積成功率越低；Engle等[31]發(fā)現(xiàn)既往有眼內(nèi)手術(shù)史的患者房水中炎癥因子濃度更高，且術(shù)前降低眼壓對(duì)眼內(nèi)的炎性環(huán)境影響不大，這可能解釋了為什么初次濾過(guò)性手術(shù)的患者手術(shù)成功率更高。這些研究都提示，術(shù)前房水中炎癥因子濃度較高的患者手術(shù)預(yù)后可能較差。

3 結(jié)語(yǔ)與展望

綜上所述，我們認(rèn)為房水是一種相對(duì)理想的青光眼生物標(biāo)志物研究標(biāo)本，因?yàn)樗粌H與小梁網(wǎng)直接接觸，可以反映小梁網(wǎng)的功能狀態(tài)，而且可以間接反映視網(wǎng)膜的情況；但是房水檢測(cè)作為一種有創(chuàng)性檢查，仍需要提高它的安全性。青光眼生物標(biāo)志物的研究有助于解決青光眼的篩查、早期診斷、疾病進(jìn)程判斷和治療效果評(píng)估等問(wèn)題，對(duì)臨床是十分有益的。雖然目前還沒(méi)有找到確切的青光眼生物標(biāo)志物，但是已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，房水檢測(cè)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于臨床?？上У氖悄壳暗那喙庋凵飿?biāo)志物研究多數(shù)為小樣本研究，很難提供可靠的循證依據(jù)，且隨訪研究較少、隨訪時(shí)間短，很難進(jìn)一步得到這些標(biāo)志物對(duì)治療效果評(píng)估的準(zhǔn)確性。但是，如果能發(fā)現(xiàn)一種適合的青光眼生物標(biāo)志物，可以幫助解決很多尚未解決的臨床問(wèn)題。