后發(fā)性白內(nèi)障發(fā)生機制與藥物預防的研究進展①

彭 勃，曾新生

(桂林醫(yī)學院，廣西 桂林 541004)

后發(fā)性白內(nèi)障又稱后囊膜混濁(PCO)，白內(nèi)障摘除術后晶狀體后囊上殘余的晶狀體上皮細胞(lens epithelial cells，LECs)發(fā)生遷移、生長、增殖而形成后囊膜的白色混濁，是導致白內(nèi)障患者術后視力下降最常見的并發(fā)癥。其中成人的發(fā)病率為12%～67%，而兒童的發(fā)病率接近100%[1]。目前治療PCO常用的方法是Nd∶YAG激光后囊膜切開，但仍存在眼壓升高、黃斑囊樣水腫、視網(wǎng)膜脫離等并發(fā)癥[2]。隨著臨床上改良手術方式和新型人工晶體的應用，PCO 的發(fā)病率較早前有了下降，但遠期效果仍不理想。PCO的藥物防治仍未廣泛應用于臨床，因此，筆者對PCO的發(fā)生機制與藥物預防進行綜述。

1 發(fā)病機制

1.1 后發(fā)性白內(nèi)障形成的組織學過程

后發(fā)性白內(nèi)障的形成被認為是由于手術創(chuàng)傷導致殘余LECs的增殖，這些細胞在手術后不可避免地留在晶狀體囊袋內(nèi)，是PCO形成的基礎。PCO有兩種不同的組織表型：纖維型和珍珠型PCO。纖維型PCO是由LECs的上皮-間充質轉化(EMT)引起，PCO涉及的上皮細胞向成肌成纖維細胞的轉變，屬于2型EMT，這一過程使得LECs的形態(tài)發(fā)生改變，新形成的間充質細胞通過沿著后囊遷移而阻礙視軸，并導致原本光滑的后囊膜起皺和纖維化，形成Sommerring環(huán)；另一方面，珍珠型PCO的特征是LEC分化為含有高水平結晶蛋白的纖維樣細胞團塊或者形成Elschnig珠樣小體[3]。

1.2 細胞生長、轉化因子的調節(jié)

白內(nèi)障手術創(chuàng)傷引起的一系列的愈合反應和炎性反應導致LECs的生長、增殖及轉化等行為進而填充正常的無細胞后囊膜，這些改變主要通過細胞信號傳導的調節(jié)實現(xiàn)。轉化生長因子-β(TGF-β)被認為是在PCO的病理過程中起著關鍵作用的細胞因子。TGF-β是EMT過程的中心介質，主要通過調節(jié)Smad蛋白信號傳導，最終誘導梭形肌成纖維細胞的形成和α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)、纖維連接蛋白(FN)和波形蛋白等EMT標志物的表達[4]。我國有學者研究得出LECs在10 ng/ml TGF-β2作用下表現(xiàn)出最強的轉化能力，在48 h后達到最大值，并成功建立后發(fā)障細胞模型[5]。但近期有研究表明在PCO的發(fā)展過程中 TGF-β2 還起到誘導細胞凋亡的作用，HLECs在濃度為5 μg/L的 TGF-β2 的環(huán)境中處理36 h 后增殖明顯阻滯于G1/S期，其機制主要與線粒體途徑相關[6]。另外，通過對大鼠晶狀體上皮細胞的研究發(fā)現(xiàn)表皮生長因子(EGF)單獨或與 TGF-β 協(xié)同可引起或增強Smad、ERK和EGFR 磷酸化水平的時間變化，并改變下游靶基因的表達從而增強 LECs的EMT[7]。

1.3 氧化應激和炎癥因子

白內(nèi)障手術產(chǎn)生的氧化應激和炎癥反應對PCO 也起著關鍵作用，糖醛還原酶的增加以及谷胱甘肽水平的持續(xù)下降使得前房內(nèi)活性氧遠高于正常，促進 LECs 的增殖和 EMT[8]。Maier等[9]研究發(fā)現(xiàn)白內(nèi)障患者即使在術前房水中都能檢測到較高濃度的 TGF-β，但這種 TGF-β 大部分處于不活躍的狀態(tài)，所以無法引發(fā) LECs 的生長、轉化等行為。而且在小鼠的體內(nèi)實驗中發(fā)現(xiàn)，白內(nèi)障術后房水中炎癥因子的上調提前于活化的TGF-β含量的升高，并且與 TGF-β的信號傳遞正相關，提示有可能炎癥因子是啟動環(huán)節(jié)激活了TGF-β[10]。Ma 等[11]提出白細胞介素-6(IL-6)可促進人晶狀體上皮細胞中FN、TGF-β、JAK2/STAT3信號通路的表達，進而促進PCO的發(fā)展，在實驗中通過抑制JAK/STAT3信號轉導能有效地防止大鼠PCO的發(fā)生和晶狀體囊中細胞外基質(ECM)的合成。

1.4 細胞外基質的調節(jié)

眼內(nèi)的細胞外基質(ECM)主要有兩個來源，一是白內(nèi)障手術中短暫的血-眼屏障的突破，導致血漿內(nèi)成分直接進入殘余LECs的囊袋內(nèi)；二是由LECs自身產(chǎn)生[12]。其中兩種蛋白被認為具有特殊意義：層粘連蛋白(Laminin，LN)以及纖維連接蛋白(fibronectin，F(xiàn)N)，被發(fā)現(xiàn)在體外實驗中能夠與 TGF-β協(xié)同促進細胞 EMT的進程[8]。在作用時間上也有研究表明：細胞外基質的參與可以影響1年甚至更為遠期LECs的行為[13]，即對于臨床上較難以防治的延遲性PCO問題。

2 藥物防治

2.1 抗代謝藥物

甲氨蝶呤(Methotrexate，MTX)作為一種細胞周期特異性藥物已應用于全身其他多種疾病的治療。早期研究發(fā)現(xiàn)MTX同樣可以抑制LCEs的增殖和成纖維化，Kassumeh等[14]在人眼前段模型的白內(nèi)障摘除術中植入含MTX涂層的人工晶狀體，對比發(fā)現(xiàn)實驗組后囊下細胞增殖特別是向中心的遷移明顯減少，而角膜內(nèi)皮細胞的活力無顯著差異，提示MTX是一種很有應用前景的預防PCO的藥物。環(huán)孢素a等作為免疫抑制劑同樣具有抗炎、抗增殖的作用，并且有研究在活體兔眼白內(nèi)障摘除術中植入經(jīng)環(huán)孢素a修飾的人工晶體藥物緩釋系統(tǒng)，能在較長時間內(nèi)維持藥物濃度，抑制LECs增殖，也被認為對周圍組織是相對安全的[15]。吉西他濱目前主要用于實體腫瘤的治療，在兔眼白內(nèi)障手術的水分離過程中加入5 mg/ml濃度吉西他濱同樣能有效預防PCO的發(fā)生[16]。

2.2 抑制細胞因子藥物

埃洛替尼作為表皮生長因子受體(EGFR)的抑制劑，目前被用于非小細胞肺癌的輔助治療，一項研究將埃洛替尼修飾的人工晶狀體植入囊袋模型，觀察到眼前段模型中LECs的生長減少，并且在有效劑量未觀察到對角膜毒性作用[17]。雷帕霉素靶蛋白(TOR)信號通路能促進細胞內(nèi)蛋白、核酸的合成，是TGF-β誘導LECs發(fā)生EMT的一條關鍵通路，研究發(fā)現(xiàn)使用雷帕霉素誘導LECs可明顯抑制其發(fā)生上皮間質化[18]。我國研究者發(fā)現(xiàn)整合素信號通路和FGF信號通路共享1個跨膜糖蛋白受體4(syndecan-4，SDC-4)，通過下調SDC-4在體外細胞培養(yǎng)及小鼠體內(nèi)實驗中均抑制了細胞 EMT 的發(fā)生[19]。

2.3 抗炎抗氧化藥物

曲安奈德是一種極其有效的皮質類固醇類抗炎劑，已被用于多種眼部慢性炎癥的治療，Bogaard等[20]在活體動物眼前房中使用曲安奈德減輕白內(nèi)障摘除、人工晶體植入術后的炎癥反應，同時減少了纖維蛋白的形成。五沒食子?；咸烟?PGG)是一種天然多酚類化合物,具有抗炎、抗氧化等作用，在25～75 μmol/L濃度可以不同程度抑制LECs的增殖，并且主要阻滯于增殖的S期[21]?？Х人岜揭阴?CAPE)是一種主要存在于蜂膠中的有效化合物，明確具有抗氧化、抗炎功能，已在許多國家被普遍用作藥物和補劑，而作用于眼部表現(xiàn)出具有抑制LECs增殖的功能，并且對周圍組織相對安全。然而，葡萄籽提取物、葉黃素和魚油這類抗氧化的天然藥物對體外的PCO卻沒有影響[22]。這種現(xiàn)象可能與細胞對活性氧濃度的依賴性有關，在過低或者過高濃度活性氧的環(huán)境下均無法使LECs的生物學行為發(fā)生改變，但明確了減輕前房炎癥反應對PCO的發(fā)展有抑制作用。

2.4 抗細胞外基質作用

整合素是一種介導細胞與細胞外基質(ECM)之間黏附作用的跨膜蛋白，能夠調控包括EMT在內(nèi)的多種細胞行為。去整合素可以競爭性抑制整合素的配體，阻斷細胞外基質與細胞內(nèi)調節(jié)因子的信號傳導，以此降低細胞的遷移能力及纖維性PCO的發(fā)生率[23]。另外，有研究在豬眼模型中使用具有不同共價結合肽的納米纖維水凝膠置換術后前房的細胞外環(huán)境，培養(yǎng)3周后觀察LECs的形態(tài)和 α-SMA 的表達，結果加入代表黏附基序的細胞外基質肽的納米水凝膠組中LECs發(fā)生的EMT最少[24]。

2.5 其他藥物

紫外線可引起LECs異常增殖、凋亡及壞死，特定類型的納米材料同樣具有促細胞凋亡、死亡的毒性作用，我國研究發(fā)現(xiàn)在紫外線與氧化鋅的協(xié)同作用下，體外的LECs細胞內(nèi)Ca2+濃度明顯升高，通過破壞細胞內(nèi)Ca2+穩(wěn)態(tài)，并最終通過Ca2+依賴信號通路促進細胞死亡[25]。熱休克蛋白90(HSP90)作為一種分子伴侶，在蛋白的穩(wěn)定和降解中起著重要作用,抑制HSP90功能導致其靶蛋白降解。17AAG是HSP90 N端抑制劑，實驗使用17AAG抑制HSP90-EGFR信號通路，發(fā)現(xiàn)在體內(nèi)外都不同程度上抑制了晶狀體上皮細胞的增殖和PCO的發(fā)生[26]。許多研究使用基因分子技術篩選出在PCO進程中起到關鍵作用的細胞與基因，然后通過使用相關抑制劑針對性預防PCO的發(fā)生、發(fā)展取得了一些進展。有新研究發(fā)現(xiàn)晶狀體中的肌成纖維細胞來源于Myo/Nog細胞，在兔白內(nèi)障手術中，實驗組通過注射與3DNA 納米載體偶聯(lián)的 G8抗體(G8∶3DNA∶Dox)特異性誘導晶狀體Myo/Nog細胞死亡。與對照組的80%相比，術后28 d實驗組只有9%發(fā)生較明顯的PCO，并且在眼球標本的睫狀突和角膜中觀察到脫靶效應[27]。

盡管Nd∶YAG 激光后囊膜切除術能有效治療PCO，改善患者視覺功能，但仍然存在發(fā)生并發(fā)癥的風險。因此，在白內(nèi)障手術中進行預防或處理尤為關鍵。通過分子生物學技術篩選出與其密切相關的基因序列，將更深入探明PCO復雜的發(fā)生機制。單克隆抗體等靶向治療、基因治療在術中的使用有高效、針對性強、對周圍組織毒害作用小等優(yōu)勢，可能將成為今后研究的主要方向。隨著手術技術和器材的優(yōu)化，PCO發(fā)生率逐漸減低，但至今尚未能完全防止其發(fā)生，還需眼科工作者進一步研究，最大程度減少 PCO的發(fā)生發(fā)展。