持續(xù)性角膜上皮缺損的發(fā)病機制和診療新進展

林鐵柱

0引言

角膜上皮由多層細胞組成，包括表層的鱗狀細胞、中間層的翼狀細胞和基底層的柱狀細胞。角膜上皮通過相鄰細胞間的緊密連接，起到屏障保護作用。角膜上皮損傷會繼發(fā)感染、基質潰瘍、穿孔，并可能形成瘢痕,導致視力嚴重下降[1-3]。角膜受傷后，正常情況下上皮組織會經(jīng)歷7～14d的積極修復過程，其中包括高度調節(jié)的級聯(lián)生長因子、細胞信號、增殖、遷移、細胞外基質重塑，最終靜止或凋亡[2,4]。只有重新上皮化，基質才能通過錨定于原纖維的半橋粒與再生的上皮層黏附。角膜損傷在標準的支持治療下，14d內仍然無法再上皮化和愈合，則定義為持續(xù)性角膜上皮缺損(persistent corneal epithelial defect, PED)[2-3]。若不及時治療，PED會導致嚴重的并發(fā)癥，包括感染和視力下降。本文將對PED的流行病學、病因、診斷和治療進展進行討論。

1流行病學

PED的發(fā)生率尚無準確數(shù)據(jù)報道。在美國，PED每年的發(fā)病不到20萬例，因此可將PED歸類為一種相對少見的疾病[5]。眼單純皰疹病毒感染、角膜移植術后及糖尿病玻璃體切割術后均可發(fā)生PED。在美國，眼部單純皰疹每年的發(fā)病率約為21例/10萬，角膜移植術后PED的發(fā)病率約為7558例/年，糖尿病玻璃體切除術后PED的發(fā)病率約為2480～5257例/年。此外，約47%～64%的糖尿病患者存在相關角膜病變，這會增加上皮缺損的風險[5]。

2角膜上皮的再生修復

細胞遷移、增生及分化貫穿著角膜上皮修復的全過程：(1)上皮細胞損傷后，鄰近的上皮細胞會發(fā)生遷移直至單層細胞覆蓋缺損區(qū)域；(2)覆蓋完全后，細胞會發(fā)生增生來恢復角膜厚度；(3)傷后數(shù)周，上皮細胞逐漸開始分化使角膜上皮分層恢復正常。在角膜上皮修復過程中，多種因子發(fā)揮著重要的調節(jié)作用。表皮生長因子(epidermal growth factor, EGF)介導細胞增生和遷移，促進上皮細胞和基質成纖維細胞合成核酸，并刺激上皮細胞產(chǎn)生細胞外基質蛋白和纖連蛋白。還有其他一些生長因子、基質和降解蛋白及受體也參與了角膜上皮的愈合。例如，基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)、組織蛋白酶和纖溶酶原經(jīng)生長因子調控，通過改變黏附的交互和細胞外基質，在角膜愈合和組織重塑中發(fā)揮著重要作用[4]。在角膜上皮傷口愈合的過程中，組織會釋放腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor alpha, TNF-α)和白介素-1(interleukin-1, IL-1)等炎癥細胞因子，角膜基質細胞會對IL-1發(fā)生反應，產(chǎn)生肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor, HGF)和角膜基質細胞生長因子等，這些生長因子會影響上皮細胞的遷移和增生。胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor, IGF)和轉化生長因子(transforming growth factor, TGF)可調節(jié)基質細胞和上皮細胞的分化和生長。血小板源性生長因子(platelet-derived growth factor, PDGF)可調節(jié)角膜基質細胞的遷移和增生。此外，胸腺素β4(thymosin-β4, Tβ4)在角膜上皮傷口愈合的過程中有促進再上皮化和介導上皮遷移的作用。神經(jīng)生長因子(nerve growth factor, NGF)在營養(yǎng)支持、角膜感覺、淚膜維持等方面發(fā)揮著重要作用[4]。此高度調節(jié)過程的任一環(huán)節(jié)發(fā)生異常都可能導致角膜愈合延遲。

3發(fā)病機制與危險因素

正常的角膜創(chuàng)面愈合過程可能會因上皮黏連缺陷、角膜緣干細胞缺乏、炎癥、神經(jīng)營養(yǎng)不良、機械因素及特發(fā)性和遺傳性疾病而中斷。

3.1上皮細胞黏附缺陷基底上皮細胞通過半橋粒和纖維連接黏附在基底膜上，上皮黏連或基底膜缺陷可導致PED的發(fā)生風險增加[2]。反復的角膜侵蝕可導致MMP過量生產(chǎn)，破壞基底膜及與上皮間的纖維連接，導致PED發(fā)生。上皮基底膜營養(yǎng)不良(epithelial basement membrane dystrophy, EBMD)可形成不規(guī)則的基底膜層并延伸至上皮內，導致基底膜缺陷和繼發(fā)黏連。局部麻醉劑可干擾上皮細胞的遷移，并干擾上皮和基底膜之間的半脂質體黏附機制。Salzmann結節(jié)樣變性、帶狀角膜病變、大皰性角膜病變、維生素A缺乏及瘢痕形成的角膜變性均可導致PED，這些都是由于角膜上皮異常基底膜的形成和黏附機制的缺陷[2]。

3.2角膜緣干細胞缺乏角膜緣干細胞的分化及上皮細胞的遷移是角膜上皮損傷后組織再生的關鍵。角膜緣干細胞缺乏常會導致上皮再生能力喪失、基質溶解、瘢痕化、持久性上皮缺損、角膜結膜化和新生血管化[6]。堿液、家用清潔劑和肥料引起的堿性化學燒傷是角膜緣干細胞缺乏的常見原因[7]。一些遺傳性疾病也可存在角膜緣干細胞缺乏和基底膜黏附機制異常，從而引起PED，包括無虹膜和角膜、基質和上皮基底膜營養(yǎng)不良等[2]。

3.3炎癥一些細胞因子，如TNF-α和IL-1，可介導炎癥，誘導角膜細胞分泌生長因子，促進上皮細胞增殖和遷移。這些生長因子還可促進蛋白酶的合成，例如MMP和趨化因子，這些趨化因子可刺激基質重塑，但若合成過度，基質反而會發(fā)生溶解。在一些疾病中，TNF-α、IL-1和其他一些炎癥細胞因子的過度活躍會破壞角膜傷口愈合，從而引起PED，包括干燥性角結膜炎、酒糟鼻、感染性角膜炎、自身免疫性疾病、Sj?gren綜合征、黏膜類天皰瘡、Stevens-Johnson綜合征、移植物抗宿主病、周圍潰瘍性角膜炎、Mooren潰瘍和類風濕性關節(jié)炎等[2]。

3.4神經(jīng)因素角膜接受來自三叉神經(jīng)眼支的感覺支配和神經(jīng)營養(yǎng)因子，是人體神經(jīng)支配最密集的組織之一[8]。三叉神經(jīng)的損傷會導致神經(jīng)營養(yǎng)性PED，使角膜敏感度下降。此外，三叉神經(jīng)的損傷還會引起眨眼頻率降低，淚液和瞼板腺分泌減少，會進一步加重上皮損傷。角膜神經(jīng)支配的缺失還可導致角膜組織變性，其中上皮細胞最容易受到影響，會進一步發(fā)生上皮缺損和愈合不良[8]。角膜去神經(jīng)支配會使上皮細胞代謝和增殖降低，會進一步引起上皮層的功能障礙。角膜神經(jīng)損傷的常見原因包括有糖尿病、嚴重的干眼綜合征、皰疹性角膜炎、麻醉藥濫用、創(chuàng)傷或手術導致的神經(jīng)損傷[2,8]。

3.5機械因素反復的眼表擦傷會導致上皮干細胞的耗竭。我們知道，上皮修復需要上皮細胞的不斷再生，如果上皮細胞的缺失超過了角膜緣干細胞的愈合能力，便會發(fā)生PED。常見的機械性損傷原因包括外翻性角膜暴露、內翻、倒睫、瞼痙攣、假膜或軟骨瘢痕等。嚴重的干眼也可促使PED發(fā)生，一般是由于Stevens-Johnson綜合征淚膜中的黏蛋白缺乏或Sj?gren綜合征的淚腺損傷[5]。此外，皰疹感染、干眼或炎癥也會導致眼瞼異常，進一步發(fā)生機械性角膜刺激[2]。

4診斷

普通的角膜上皮缺損一般會在7～10d內修復，而PED則是在標準的支持治療下，角膜上皮在2wk后仍無法愈合[4]。一般使用熒光染色來評估PED的大小、位置和深度[9]。若傷口較深，上皮和基質需要較長的時間吸收熒光素以顯示PED。根據(jù)PED的病因不同，患者還可能存在前房炎癥、眼瞼異?；蚪悄じ杏X減退等體征。此外，對于PED還需要了解患者的全身病史，如既往皰疹感染、糖尿病、免疫系統(tǒng)紊亂等。

5治療

PED除了導致患者視力下降及眼表不適，還會進一步導致基質層感染、前基質瘢痕化、溶解、新生血管形成、潰瘍、穿孔甚至嚴重的視力喪失[5]。因此，對PED需積極進行治療，避免繼發(fā)并發(fā)癥。PED的管理很復雜，病因不同治療方案也會不同。PED的主要治療目的是保護上皮細胞，使其正常分化、遷移、增殖和再生。由于PED的病情復雜，此類患者必須密切觀察，以確保治療有效。

5.1標準方法PED的治療，第一步需考慮疾病的可能病因及臨床表現(xiàn)。例如，對于神經(jīng)營養(yǎng)性角膜病變(neurotrophic keratopathy, NK)，可以局部使用NGF治療；存在糖尿病性角膜病變的患者需注重糖尿病管理；對于皰疹性角膜炎，可以用抗病毒和皮質類固醇類藥物進行治療；若角膜緣干細胞缺乏，則需進行角膜緣干細胞手術移植[3]。PED的標準管理是一個循序漸進的策略，從保守治療開始，逐步進行內科或外科治療，可采用的方法包括潤滑眼液、繃帶鏡(bandage soft contact lense, BCL)、淚小點栓、角膜清創(chuàng)術和瞼緣縫合術等。起初，可以使用不含防腐劑的人工淚液和眼藥膏潤滑眼表，1～2次/小時[1]。局部使用眼藥必須要考慮到PED的醫(yī)源性因素：苯扎氯銨、局部氨基糖苷類藥物(如慶大霉素、妥布霉素)和萬古霉素眼液均可能破壞角膜上皮，停用這些藥物可能會讓角膜上皮細胞再生[1]。

因淚液中含有多種生長因子，如EGF、TGF、堿性成纖維細胞生長因子、HGF、降鈣素相關基因肽、纖連蛋白、維生素A和C等，這些因子有助于角膜傷口愈合，因此可通過淚小點栓增加淚液的眼表保留來修復角膜傷口[10]。但需避免同時使用有角膜毒性的藥物，因為淚小點栓也會讓此類藥物保留于眼表，會使PED病情加重。BCL可以保護受損的上皮細胞，使其免受眨眼產(chǎn)生的機械性損傷，從而促使上皮再生。如果角膜基質受損，角膜愈合可能需要數(shù)周時間，應同時使用無防腐劑的潤滑眼液和廣譜抗生素眼液，以降低感染性角膜炎的風險[11]。對于NK患者，因其角膜敏感性較低和存在較高的感染進展風險，需要持續(xù)觀察。

角膜清創(chuàng)術和眼瞼縫合術是較有效的兩種手術方法，可以治療大多數(shù)的PED。對創(chuàng)面邊緣愈合不良的角膜上皮組織進行手術清創(chuàng)，可使新的上皮細胞遷入傷口以修復角膜。眼瞼縫合術的目的是減少角膜暴露面積，有一種有效的改良術式，稱為臨時拉繩式眼瞼縫合術，其不僅可以達到閉合眼瞼的目的，還可進行角膜檢查和藥物輸送。其他還有一些眼瞼閉合方法，包括使用A型肉毒素和醫(yī)療塑料膠帶等[12]。

在PED的標準治療中，還可使用一些藥物，包括口服四環(huán)素、預防性局部使用抗生素和類固醇類藥物等?？诜沫h(huán)素可抑制膠原溶解活性，抑制炎癥介質產(chǎn)生MMP。使用BCL或進行侵襲性操作時，需要預防性局部使用抗生素。類固醇類藥物的應用存在一些爭議，盡管其具有抗炎和免疫抑制效應，但也可能導致組織破壞、基質溶解和細菌性角膜炎風險的增加[13]。因此，在臨床實踐中，需綜合考量患者的病情特點，包括致病原因、炎癥程度及感染情況，對類固醇類藥物進行酌情應用。有研究認為糖皮質激素可有效治療皰疹性角膜炎、Stevens-Johnson綜合征和特應性角結膜炎引起的PED[3]。

5.2難治性PED的治療若標準管理無效，進一步治療可以選擇羊膜移植、使用血清或全血衍生產(chǎn)品。羊膜中含有多種生長因子、蛋白酶抑制劑和蛋白質等，其可以為角膜再上皮化提供支架、減少血管形成、具有抗炎特性、促進角膜傷口愈合[1,14]。臨床上可以通過纖維蛋白黏合或縫合將羊膜固定在BCL下方。血清中含有多種生長因子，包括維生素A、維生素E、EGF、TGF-β、PDGF、IGF、NGF、P物質、免疫球蛋白、纖維連接蛋白等。因此，自體血清滴眼液可促進角膜上皮再生，可將自體血清稀釋20%或50%制成眼液，每3h 1次[15-16]，其有效性在一些研究中得到證實[17-18]。在最近一項研究中，應用20%自體血清治療34眼PED，有效率高達73.5%[19]。還有研究發(fā)現(xiàn)，使用有機硅-水凝膠軟性角膜接觸鏡聯(lián)合自體血清滴眼液可以有效治療PED并預防角膜基質溶解[15-16,20]。對于一些存在感染和系統(tǒng)性疾病的患者，可選用全血衍生產(chǎn)品來代替自體血清，如臍帶血清和富含血小板的纖維蛋白眼液[1]。但全血衍生產(chǎn)品存在一定局限性，包括運輸風險和成本較高等[21]。硬性接觸鏡具有高透氧性、潤滑和保護角膜上皮的優(yōu)點，也可用于PED的治療[22]。此外，還有一種眼表生態(tài)系統(tǒng)替代假體(prosthetic replacement of the ocular surface ecosystem, PROSE)，其可以在夜間促進角膜愈合[23]，但存在并發(fā)細菌性角膜炎的風險，需要預防性使用抗生素[22-23]。

當角膜緣干細胞受損時，可以進行干細胞移植來幫助上皮再生[24]。在一些重度PED病例，如廣泛堿燒傷，若穿孔風險較高可進行穿透性或板層角膜移植術[25]。對于多次角膜移植失敗的患者，可行Boston人工角膜移植[26]。激光治療性角膜切除術也可能有些幫助，激光作用于基底膜和Bowman層可增強上皮黏附[2,27]，同時還可以治療屈光不正[2]。

5.3新型治療方法塞奈吉明(Cenegermin)滴眼液是一種重組人神經(jīng)生長因子滴眼液，已被FDA批準用于治療NK，其可以修復角膜的感覺和敏感性，誘導角膜愈合，促進淚液分泌，發(fā)揮免疫調節(jié)作用，并在傷后感覺和交感神經(jīng)的再生中發(fā)揮作用[28]。最近有研究發(fā)現(xiàn)，塞奈吉明滴眼液聯(lián)合BCL治療NK，除了可以改善角膜敏感度，67%的PED患者角膜創(chuàng)面完全愈合[29]。另有一項針對NK的長期回顧性治療研究，發(fā)現(xiàn)塞奈吉明滴眼液的療效可以持續(xù)長達48mo[30]。

修復NK的角膜神經(jīng)還可以通過神經(jīng)移植手術來實現(xiàn)，可將對側三叉神經(jīng)的眼支轉移到角膜緣細胞，通過旁分泌機制介導角膜神經(jīng)再生[31]，重新支配角膜基質和基底層[32-33]。有一項研究對6例無角膜感覺的患者進行了角膜神經(jīng)移植，發(fā)現(xiàn)術后角膜神經(jīng)功能均得到了恢復[34]。

基質再生劑(regenerating agent, RGTA)是一種聚合物，其模仿硫酸乙酰肝素綁定在細胞外基質蛋白，為生長因子的綁定提供腳手架以促進角膜愈合[35-36]。在一項21例PED患者的治療研究中，局部應用RGTA被證實有效[37]。

IGF-1可通過誘導角膜上皮細胞遷移和增殖促進PED愈合。此外，IGF-1還可刺激角膜緣細胞中IGF受體的表達，促進角膜緣干細胞的分化[38]。局部應用IGF-1聯(lián)合P物質可通過刺激角膜上皮細胞遷移、角膜緣細胞分化和神經(jīng)再生，改善NK患者的角膜上皮缺損[5,39]。有研究針對糖尿病玻璃體切割術中刮除角膜上皮的患者，術后局部應用胰島素(滴眼液或結膜下注射)，發(fā)現(xiàn)胰島素可促進角膜上皮愈合[40-42]。最近還有一項對比研究，發(fā)現(xiàn)胰島素滴眼液(1IU/mL)治療PED比自體血清滴眼液(20%)更有效[43]。

5.4潛在治療方法EGF是一種單鏈低分子多肽，由53個氨基酸殘基組成，對角膜創(chuàng)面修復有促進作用，涉及多個途徑：(1)EGF可刺激外周上皮細胞和基質成纖維細胞增殖，促進纖連蛋白合成，同時趨化上皮細胞和基質細胞，通過促進細胞外基質蛋白的合成來修復角膜上皮；(2)EGF誘導的核因子κB p50和CTCF蛋白也參與了角膜創(chuàng)面修復[44]；(3)EGF的修復作用還涉及磷脂酶D的激活和PAX6表達的下調[45]。

白蛋白是血清和淚液中的主要蛋白質成分，其在淚液中的濃度為10～12mg/mL。因為自體血清在眼表疾病的積極作用，所以一直認為白蛋白在角膜潰瘍和上皮缺損等眼表疾病中有潛在治療價值[46]。常見的羊膜衍生產(chǎn)品包括羊膜衍生的干性基質(amniotic membrane-derived dry matrix, AMDDM)和羊膜萃取滴眼液(amniotic membrane eye drops, AMEED)，可用于治療一些嚴重的眼部組織損傷。有研究發(fā)現(xiàn)AMDDM治療不同病因PED的完全治愈率達50%以上[47]。AMEED含有多種生長因子，具有促生長和抗炎特性。一些研究已經(jīng)證實AMEED在眼表燒傷、潰瘍和上皮損傷中的療效[48]。最近一項Ⅱ期多中心臨床試驗，用ST266(一種AMEED)治療難治性PED，發(fā)現(xiàn)28d的完全治愈率達41.7%[49]。由此看來，AMDDM和AMEED似乎均是很有前景的PED治療方法。

Tβ4可刺激角膜上皮細胞再生和增殖，同時具有抗炎作用[1]，其可以干擾介導炎癥轉錄因子的合成，如活化B細胞的核因子κ-輕鏈增強子和TNF-α[1,50]，因此有望應用于PED的治療[51]。

Nexagon是一種反義寡核苷酸，可下調connexin43蛋白的表達[52]，具有減輕水腫和炎癥、促進細胞增殖的能力，在治療嚴重眼部燒傷和上皮缺損方面具有潛力[1,50]。

6總結與展望

本文討論了PED的流行病學、病因、診斷和治療。需要知道，盡管PED并不常見，但若不積極進行治療，則可能導致基質瘢痕、穿孔、繼發(fā)感染、潰瘍，甚至完全失明。標準治療主要包括BCL和人工淚液，旨在為上皮層提供屏障保護，而新型治療方法主要針對上皮再生和角膜神經(jīng)重新支配。盡管近年來涌現(xiàn)了一些有潛在治療價值的藥物和方法，包括EGF、IGF-1、白蛋白、RGTA、AMDDM和AMEED等，但PED的治療和管理仍然面對巨大挑戰(zhàn)。不斷更新干預措施、進行逐步管理可以有效幫助這些患者實現(xiàn)角膜再上皮化。