眼表病理生理改變在干眼中的研究進(jìn)展

金子群，紀(jì)海峰，張明杰，溫 瑩

0引言

《中國專家干眼共識：定義與分類(2020年)》[1]中將干眼定義為一種多因素引起的慢性眼表疾病，它是由淚液的質(zhì)、量及動力學(xué)異常導(dǎo)致的淚膜不穩(wěn)定或眼表微環(huán)境失衡，可伴有眼表炎性反應(yīng)、組織損傷及神經(jīng)異常，造成眼部多種不適癥狀和視功能障礙。干眼的常見癥狀包括眼紅、眼痛、異物感、眼疲勞和視力模糊，這些癥狀會嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，增加患者和社會的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

眼表是一個微妙而復(fù)雜的系統(tǒng)，除了角膜、結(jié)膜、瞼板腺、淚腺和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，免疫細(xì)胞、激素甚至微生物群等其他成分也參與調(diào)節(jié)眼表的動態(tài)平衡。其中任何一種成分的改變都可以破壞眼表的動態(tài)平衡，引發(fā)干眼的病理變化。本文綜述了干眼患者組織結(jié)構(gòu)、眼表及淚液的病理生理改變，以期為尋找快捷的診斷、高效的治療方法提供新思路。

1干眼組織結(jié)構(gòu)的病理改變

1.1淚腺淚腺是淚液中液體、電解質(zhì)和蛋白質(zhì)的主要來源，其分泌不足會嚴(yán)重影響眼表形態(tài)和功能的完整性。與正常淚腺光滑、粉紅色的外觀相比，干燥綜合征伴干眼患者的淚腺體積明顯變小和萎縮，而在Stevens-Johnson綜合征中，淚腺表現(xiàn)為輕度的淋巴細(xì)胞浸潤，腺泡結(jié)構(gòu)保持完好。研究發(fā)現(xiàn)淚液缺乏型干眼中瞼部淚腺會出現(xiàn)形態(tài)扭曲、不對稱等改變，而蒸發(fā)過強(qiáng)型干眼患者的瞼部淚腺與正常組無明顯差異。這提示瞼部淚腺的某些形態(tài)特征可能有助我們鑒別不同形式的干眼[2-4]。在動物實(shí)驗(yàn)中，Kojima等[5]對SOD1缺陷小鼠進(jìn)行了研究，觀察淚腺的形態(tài)變化和分泌功能，發(fā)現(xiàn)由于腺泡萎縮，導(dǎo)致淚腺功能喪失，淚腺組織中CD4+T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞浸潤，同時，淚腺組織中存在凋亡細(xì)胞、線粒體退化等異常改變。

1.2瞼板腺瞼板腺產(chǎn)生的脂類是淚膜脂質(zhì)層的主要成分，能減緩水液層的蒸發(fā)，并被認(rèn)為是通過降低表面張力來穩(wěn)定淚膜。一旦脂質(zhì)的質(zhì)或量發(fā)生改變，可導(dǎo)致淚膜穩(wěn)定性下降和淚液蒸發(fā)率的升高。干眼患者的瞼緣常有異常改變，表現(xiàn)為增厚、萎縮、角化等，瞼緣后層出現(xiàn)自后向前的血管擴(kuò)張。瞼緣波浪狀改變與上下眼瞼的瞼板腺缺失程度高度相關(guān)，瞼板腺缺失越多則瞼緣形態(tài)越不規(guī)則[6]。瞼板腺開口堵塞后形成脂栓，擠壓后分泌物呈顆粒樣或牙膏樣，說明角質(zhì)化會導(dǎo)致導(dǎo)管阻塞。最近Bilkhu等[7]研究發(fā)現(xiàn)瞼板腺導(dǎo)管長度與瞼板腺功能密切相關(guān)，而寬度與瞼板腺功能無明顯相關(guān)性，認(rèn)為瞼板腺中阻塞的脂質(zhì)會導(dǎo)致中央導(dǎo)管擴(kuò)張，但這種擴(kuò)張又會被同時發(fā)生的腺泡萎縮所抵消。而楊帆等[8]使用激光共聚焦顯微鏡發(fā)現(xiàn)干眼患者的瞼板腺開口直徑縮小，腺泡明顯變大并且密度降低，推測兩者的不一致是可能由于干眼的嚴(yán)重程度不同。

1.3淚膜淚膜是眼表的重要組成部分，參與維持眼表健康，其穩(wěn)定性是通過淚膜各組分的協(xié)同作用來維持的。因此，當(dāng)其中任何組分在質(zhì)或量上不足時，都將導(dǎo)致淚膜不穩(wěn)定。Garh?fer等[9]使用UHR-OCT測量淚膜厚度與干眼癥狀和體征的關(guān)系，表明淚膜厚度與BUT和SchirmerⅠ有顯著的相關(guān)性，亞組分析顯示，SchirmerⅠ(<15mm)與淚膜厚度的相關(guān)性更強(qiáng)，表明在淚液分泌少的患者中，由于淚液產(chǎn)量不足，淚膜厚度變薄。Lee等[10]將干眼患者依據(jù)淚膜脂質(zhì)層厚度分成3組：厚脂質(zhì)層組、正常脂質(zhì)層組、薄脂質(zhì)層組，發(fā)現(xiàn)厚脂質(zhì)層組的BUT顯著縮短，OSS和OSDI顯著增加，這個結(jié)果與之前報道的薄脂質(zhì)層會導(dǎo)致淚膜不穩(wěn)定和更嚴(yán)重的干眼癥狀形成對比[11]。這種相反的研究結(jié)果可能是由于厚脂質(zhì)層組的患者屬于重度干眼且伴有相對較嚴(yán)重的角膜上皮損傷。亞組分析顯示，角膜上皮損傷的患者BUT和SchirmerⅠ值明顯縮短，平均脂質(zhì)層較厚[10]。以及年齡對正常和干眼組的脂質(zhì)層都有很大的影響[12]?？紤]到這些結(jié)果，脂質(zhì)層的厚薄不應(yīng)該作為干眼嚴(yán)重程度的單一因素進(jìn)行評估，而應(yīng)該與其他干眼參數(shù)一起評估。

1.4結(jié)膜結(jié)膜是富含杯狀細(xì)胞的黏膜組織，杯狀細(xì)胞通過調(diào)節(jié)抗原分布和抗原特異性免疫反應(yīng)參與調(diào)節(jié)眼表免疫耐受，杯狀細(xì)胞是抗原轉(zhuǎn)運(yùn)至基質(zhì)的通道，缺乏杯狀細(xì)胞則喪失了對局部抗原的免疫耐受性[13]。杯狀細(xì)胞分泌的黏蛋白對維持眼表水合、淚膜穩(wěn)定性以及清除病原體和細(xì)胞碎片起重要作用。由于淚液缺乏和慢性炎癥反應(yīng)，結(jié)膜的主要病理改變是瞼結(jié)膜杯狀細(xì)胞密度降低及上皮鱗狀化生。結(jié)膜松弛與干眼的癥狀和臨床體征高度相關(guān)，這是由于淚液堆積導(dǎo)致淚液穩(wěn)定性降低。Gumus等[14]研究結(jié)果表明同時患有干眼與結(jié)膜松弛的患者在顳側(cè)和下方的球結(jié)膜厚度低于無結(jié)膜松弛的干眼患者，并且在干眼患者中發(fā)現(xiàn)淚液滲透壓與顳側(cè)球結(jié)膜厚度呈負(fù)相關(guān)，證明結(jié)膜松弛和淚液滲透壓與結(jié)膜厚度減少相關(guān)。此外，Chen等[15]對25例干眼患者的球結(jié)膜微血管和微循環(huán)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)干眼患者的微血管直徑增大、血液流速加快、血管密度增加且血管密度顯示與OSDI評分正相關(guān)，而微循環(huán)測量與OSDI不相關(guān)。

1.5角膜干眼伴隨著淚液成分的改變，會引發(fā)炎癥惡性循環(huán)，通過蛋白酶介導(dǎo)的上皮緊密連接的溶解，使細(xì)胞加速死亡、脫落。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，干眼患者角膜上部變薄，但中央和下部角膜上皮厚度沒有差異[16]。另一項(xiàng)研究報告了干眼患者全角膜上皮增厚[17]。Abou Shousha等[18]發(fā)現(xiàn)，由于角膜上皮厚度的變化，干眼患者的角膜上皮高度不規(guī)則。這些關(guān)于干眼對角膜上皮厚度影響的研究結(jié)果是相互矛盾的，有待進(jìn)一步研究。Kheirkhah等[19]發(fā)現(xiàn)干眼患者角膜內(nèi)皮細(xì)胞密度降低，尤其是基底細(xì)胞下神經(jīng)密度較低的人，內(nèi)皮細(xì)胞丟失的速率更快。與健康受試者相比，干眼患者的基底細(xì)胞下神經(jīng)的數(shù)量和密度顯著減少，且神經(jīng)會有發(fā)芽、增厚、彎曲和珠狀等異常改變[20]。Aggarwal等[21]發(fā)現(xiàn)干眼患者角膜樹突狀細(xì)胞數(shù)目、大小、密度明顯高于對照組，在輕度干眼時，樹突狀細(xì)胞密度就明顯高于對照組，在中重度干眼時，樹突狀細(xì)胞顯著增大，結(jié)果顯示結(jié)膜和角膜染色與樹突狀細(xì)胞密度獨(dú)立相關(guān)，角膜染色與樹突狀細(xì)胞形態(tài)獨(dú)立相關(guān)，由此推測，樹突狀細(xì)胞密度和形態(tài)與干眼的嚴(yán)重程度相關(guān)。正常角膜僅存在有限的淋巴系統(tǒng)，而干眼可誘導(dǎo)眼表淋巴管生成。通過采用條件性基因敲除Lyve-1Cre;VEGFR2flox小鼠模型，Ji等[22]提供了新生角膜淋巴管通過調(diào)節(jié)TNF-α,IL-8,和IFN-γ等因子介導(dǎo)干眼發(fā)生的證據(jù)，表明角膜淋巴管的生成可能是眼表穩(wěn)態(tài)失衡的原因之一。

2干眼眼表及淚液的病理生理改變

2.1炎癥因子及淚液高滲透壓干眼是一種炎癥性疾病，也具有許多類似于自身免疫性疾病的特征。淚液滲透壓增高是淚膜穩(wěn)定性下降的重要危險信號，可激活JNK和NF-κB信號通路，刺激IL-1β、TNF-α、MCP-1，CCl-2和IP-10的表達(dá)。淚液高滲激活了NLRP3炎癥小體，導(dǎo)致Caspase1激活，進(jìn)而將IL-1β前體和IL-18前體轉(zhuǎn)化為它們的活性形式[23]。CCL2是一種在干眼淚液中升高的趨化因子，它從血液中招募吞噬的單核細(xì)胞，分化為巨噬細(xì)胞，產(chǎn)生炎癥介質(zhì)，進(jìn)一步放大眼表炎癥[24]。角膜和結(jié)膜中的巨噬細(xì)胞和樹突細(xì)胞可以增加MHCⅡ和CCR7的表達(dá)，遷移和啟動自身反應(yīng)性的CD4+T細(xì)胞，并釋放細(xì)胞因子，如IL-17，它可以刺激金屬蛋白酶的表達(dá)，破壞角膜屏障和產(chǎn)生干擾素-γ，后者也可以導(dǎo)致上皮細(xì)胞凋亡和杯狀細(xì)胞丟失。研究發(fā)現(xiàn)干眼患者淚液中IL-1、IL-8、IL-6、IL-18、C5a、IFN-γ和ICAM-1水平明顯升高，且IL-8、IL-6與SchirmerⅠ值呈負(fù)相關(guān)，C5a、IL8與淚液缺乏程度相關(guān)，干擾素-γ與淚膜破裂時間呈負(fù)相關(guān)[25-26]。同時干眼的炎癥反應(yīng)也表現(xiàn)在全身，干眼患者的中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值和血小板與淋巴細(xì)胞比值高于健康者[27]，這些發(fā)現(xiàn)表明炎癥在干眼的發(fā)生發(fā)展起重要作用。

2.2脂質(zhì)健康的瞼板腺分泌物是一種透明的油性液體，容易擴(kuò)散并均勻涂布眼睛表面，它是各種脂類的混合物，包括蠟酯、固醇酯、碳?xì)浠衔?、甘油三酯、游離脂肪酸以及少量的其他極性和非極性脂質(zhì)。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，飽和脂肪酸可以限制淚液蒸發(fā)，限制蒸發(fā)的能力也隨著碳鏈的增加而增加，同時發(fā)現(xiàn)，黃色牙膏狀的瞼脂具有更高含量的不飽和脂肪酸，這與不飽和脂肪酸含量的增加會使脂質(zhì)流動性更強(qiáng)的的觀點(diǎn)形成對比，由此推測瞼脂的流動性可能與其他脂質(zhì)或蛋白質(zhì)的成分有關(guān)[28]。Paranjpe等[29]根據(jù)瞼脂性狀將瞼脂分為0～4級，分別為透明；混濁；顆粒狀；牙膏狀；無油脂，發(fā)現(xiàn)瞼脂質(zhì)量差(2～4級)的個體由少量的神經(jīng)酰胺、己糖神經(jīng)酰胺、1-磷酸鞘氨醇，較多的鞘氨醇和鞘磷脂組成，同時此研究分析了神經(jīng)酰胺和1-磷酸鞘氨醇成分的比率，比率反映了促凋亡和抗凋亡脂質(zhì)之間的關(guān)系，結(jié)果顯示低質(zhì)量的瞼脂中神經(jīng)酰胺和1-磷酸鞘氨醇比率增加，證明了瞼板功能腺障礙的臨床癥狀與瞼脂中鞘脂的組成變化相關(guān)，其結(jié)構(gòu)和生物活性作用潛在地改變淚膜脂質(zhì)層的組成和瞼板腺細(xì)胞凋亡的信號。在苯扎氯銨誘導(dǎo)的動物模型中，鞘磷脂、甘油脂和甘油磷脂均有明顯變化，且鞘磷脂水平發(fā)生了較大的變化，也證實(shí)了鞘脂是脂質(zhì)改變的重要指標(biāo)之一[30]。瞼脂的質(zhì)量是干眼的臨床診療的依據(jù)之一，它與瞼脂中鞘脂的組成變化有關(guān)，對鞘脂在干眼中的結(jié)構(gòu)和生物活性作用的進(jìn)一步研究可能提供一個新的的治療靶點(diǎn)。

2.3黏蛋白黏蛋白是淚膜穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，其改變可能導(dǎo)致淚液蒸發(fā)增加，最終導(dǎo)致與眼表炎癥相關(guān)的淚液高滲，促使上皮應(yīng)激、增生和角化。杯狀細(xì)胞是淚膜中黏蛋白的主要來源，結(jié)膜杯狀細(xì)胞合成和分泌最大類型的成膠型黏蛋白為MUC5AC，它通過捕獲異物和細(xì)菌以及清除細(xì)胞碎片來保護(hù)和潤滑眼睛表面。結(jié)膜杯狀細(xì)胞丟失和淚液中MUC5AC濃度降低被普遍認(rèn)為是所有類型干眼的特征。Chao等[31]將MUC5AC+杯狀細(xì)胞與總杯狀細(xì)胞的密度的比值定義為MUC5AC+杯狀細(xì)胞指數(shù)，發(fā)現(xiàn)指數(shù)越高，干眼癥狀越重，提示MUC5AC+杯狀細(xì)胞指數(shù)可作為評價干眼杯狀細(xì)胞功能的黏蛋白分泌指標(biāo)。Corrales等[32]發(fā)現(xiàn)干眼患者M(jìn)UC1、MUC2、MUC4和MUC5AC的mRNA表達(dá)顯著降低。然而另一研究顯示MUC1的表達(dá)在所有干眼患者的角膜上皮中上調(diào)，在輕度和中度干眼患者的球結(jié)膜中上調(diào)，但在重度干眼癥患者中減少[33]。此外，在合并干燥綜合征的干眼患者中發(fā)現(xiàn)，MUC16和MUC1相關(guān)的基因和蛋白質(zhì)與正常受試者相比是增加的[34]。這些基礎(chǔ)研究的結(jié)果是相互矛盾的，目前還沒得到統(tǒng)一的結(jié)論。

2.4蛋白質(zhì)淚液中蛋白質(zhì)含量豐富，現(xiàn)今蛋白質(zhì)組學(xué)和質(zhì)譜的發(fā)展使人們能夠進(jìn)一步研究干眼和淚液蛋白之間的關(guān)系。Huang等[35]對干眼組和健康組的淚液進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析，結(jié)果顯示兩組間的差異表達(dá)的蛋白質(zhì)有18種，其中乳鐵蛋白、溶酶菌、脂質(zhì)運(yùn)載蛋白1、惡性腦腫瘤缺失蛋白1、鋅-α2-糖蛋白、分泌球蛋白2A-1、催淚蛋白和富含脯氨酸蛋白4在干眼組中明顯下降，而轉(zhuǎn)鐵蛋白、多聚免疫球蛋白受體、角蛋白1、補(bǔ)體C3、S100鈣結(jié)合蛋白A8、S100鈣結(jié)合蛋白A9、血清類黏蛋白1、膜聯(lián)蛋白A1、免疫球蛋白J多肽、27kDa熱休克蛋白1則明顯增加。Benitez-del-Castillo等[36]發(fā)現(xiàn)，干眼患者淚液中胱抑素S的濃度顯著降低，鈣周期蛋白(S100A6)、鈣顆粒蛋白A(S100A8)濃度顯著增高，S100A6、S100A8和胱抑素S與干眼的臨床參數(shù)密切相關(guān)，提出S100A6和胱抑素S可以作為檢測干眼的嚴(yán)重程度的指標(biāo)。Ji等[37]使用環(huán)孢素A和地夸磷索鈉治療干眼，4wk后采集淚液行蛋白質(zhì)組學(xué)分析，環(huán)孢素組中26種蛋白質(zhì)顯著上調(diào)，28種蛋白質(zhì)顯著下調(diào)，地夸磷索鈉組中51種上調(diào)和55種下調(diào)，這些蛋白的表達(dá)譜在治療后顯著改變，提示它們可能是有助于確定干眼治療有效性的生物標(biāo)記物。

2.5微生物微生物群在眼表系統(tǒng)的防御機(jī)制中起重要作用，其對免疫活性的調(diào)節(jié)和對病原體入侵的屏障作用顯著。眼表微生物群受淚腺、杯狀細(xì)胞和結(jié)膜分泌的多種抗菌物質(zhì)的調(diào)節(jié)，如乳鐵蛋白、溶酶酶、防御素α、β 和IgA等。在Li等[38]的研究中，對結(jié)膜拭子標(biāo)本進(jìn)行16S rRNA基因V3-V4區(qū)高通量測序，發(fā)現(xiàn)干眼組和對照組兩者在門和屬水平上具有相似的眼表微生物組成，其中桿菌和擬桿菌在干眼組占優(yōu)勢地位，而假單胞菌在對照組中含量較高，同時發(fā)現(xiàn)，在干眼組中，桿菌是瞼板腺功能障礙患者的優(yōu)勢菌，擬桿菌是非瞼板腺功能障礙患者的優(yōu)勢菌。另有研究報道，單一的干燥刺激會導(dǎo)致眼表變形桿菌的顯著增加，而在此時口服抗生素治療會導(dǎo)致腸道微生物群發(fā)生顯著變化，在眼部表現(xiàn)為杯狀細(xì)胞密度明顯降低[39]。干眼會表現(xiàn)出腸道微生物失調(diào)，在一項(xiàng)研究中，與在正常環(huán)境中飼養(yǎng)的CD25基因敲除小鼠相比，在無菌環(huán)境中長大的基因敲除小鼠有更嚴(yán)重的干眼表現(xiàn)，當(dāng)無菌的CD25KO小鼠通過口服接受來自傳統(tǒng)C57BL/6J小鼠的糞便微生物群移植時，它們的干眼體征得到改善[40]。這些研究結(jié)果表明，眼表微生物群和它們的代謝產(chǎn)物提供的信號能夠調(diào)節(jié)眼表組織功能。

3總結(jié)

傳統(tǒng)關(guān)于眼表結(jié)構(gòu)及細(xì)胞形態(tài)學(xué)的檢測如活體染色、印記細(xì)胞等是臨床診斷評估的重要組成部分，新興的共聚焦顯微鏡作為一種無創(chuàng)檢查手段，不僅可以評估形態(tài)學(xué)，包括角膜和結(jié)膜細(xì)胞密度、神經(jīng)纖維密度、長度和形變，炎癥細(xì)胞密度，瞼板腺開口及腺管、腺泡形態(tài),還可以通過觀察干眼患者的角結(jié)膜細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞邊界來評估細(xì)胞的微觀結(jié)構(gòu)。因此對共聚焦顯微鏡診斷干眼參數(shù)的靈敏性和特異性進(jìn)行評估，并確定與干眼相關(guān)的臨界值對高效診斷干眼有重要價值。最近梁凌毅等[41]提出功能性干眼的概念，即眼部有干眼癥狀，但現(xiàn)有眼科臨床檢查未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)干眼體征或客觀病理學(xué)改變，因此，深入研究干眼的病理生理特點(diǎn)，研發(fā)新的檢查手段，尋找更有效的生物標(biāo)記物，對及早預(yù)防、診斷及治療干眼起重要作用。

干眼治療的最終目標(biāo)是使眼表微環(huán)境恢復(fù)正常的穩(wěn)態(tài)，目前干眼的治療方法很多，但我們需要注意采取的治療干預(yù)措施是否會影響其它正常的組織結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致無關(guān)的并發(fā)癥，甚至加重干眼，針對眼表微環(huán)境定制個性化治療將有助于干眼的妥善解決。