膠原交聯技術在眼表疾病的研究進展

桂炎香，李青松，莫利娟，趙黎，張斌

1 紫外光核黃素膠原交聯技術的概述

紫外光核黃素膠原交聯技術 （Collagen cross-linking，CXL）是以核黃素為光敏劑，應用紫外線進行局部照射，介導膠原纖維相互交聯，提高機械硬度和生物力學穩定性，從而阻止圓錐角膜等擴張性角膜疾病的一種新的治療方法[1]。1997年Spoerl[2]率先報道了CXL在臨床方面的應用。Wollensak等[3]在2003年使用CXL治療圓錐角膜，研究表明患者散光減少，視力提高，且對角膜內皮細胞、晶狀體、眼壓等均無明顯影響，開啟了其在圓錐角膜的應用；目前CXL在眼表疾病中的應用也日漸廣泛，成為新的研究熱點。

1.1 CXL的分類

CXL分為常規交聯技術、快速交聯技術、跨上皮交聯技術。常規交聯技術是用紫外光照射前去除局部治療區角膜上皮，通過降低角膜曲率及屈光度來治療圓錐角膜。但臨床觀察發現其可能會產生一定的并發癥，如感染、術后疼痛及haze形成等；快速交聯技術是通過提高術中紫外光的照射能量，來減少手術時間的一種新型交聯方法，術后效果和恢復情況與常規交聯技術相近，目前尚處于探索過程；跨上皮膠原交聯技術是保留角膜基質，減少術后疼痛和感染的風險，且療效好恢復快，因此有可能更適宜一些角膜厚度偏薄的患者[4-6]。

1.2 CXL的原理

CXL是應用光化學原理，以核黃素為光敏劑先浸潤治療部位，再用紫外光照射，介導膠原纖維相互交聯，改變其水合作用，增加膠原纖維的機械強度及生物學穩定性，使膠原纖維增粗，并增強對各種蛋白酶的抵抗力以減少酶的降解，從而阻止圓錐角膜等眼表疾病的進展[3]。而選擇核黃素作為光敏劑主要有以下幾個原因，首先，核黃素自身屬性有微溶于水，穩定于中性或酸性溶液中。其次，作為光敏劑，核黃素在紫外光照下可引起其不可逆的分解，從而誘導膠原纖維交聯。第三，核黃素在波長為370 nm紫外線達吸收高峰，可減少對眼表及眼底的損害，因此也提示CXL應用于厚度大于400 um的角膜時較安全[7]。

1.3 CXL的適應癥與禁忌證

CXL從最初的治療圓錐角膜，發展至今其技術方法和適應證都得到了提高，逐漸推廣于LASIK術后角膜擴張、角膜水腫、角膜潰瘍、角膜變性、高度近視等疾病。CXL的禁忌證是術眼角膜厚度小于400um，角膜曲率小于60D[7]。而Hafezi[8]等采用術前用核黃素滴眼使角膜厚度大于400 um，且20例患者應用CXL治療后無明顯并發癥，該研究提示我們，對于角膜厚度小于400 um的患者，可通過增加角膜厚度來擴大治療的適應范圍。當然，CXL作為新技術仍需要長期的實驗研究與臨床觀察以進一步明確其適應證、禁忌證及遠期效果。

2 CXL在眼表疾病中的應用

CXL最初在圓錐角膜應用，如今在眼表疾病中的應用也日漸廣泛并逐漸推廣。其中眼表疾病泛指由1980年Nelson[9]提出的損害角結膜眼表正常結構與功能的疾病。

2.1 圓錐角膜

圓錐角膜是一種表現為局部角膜圓錐樣突起，伴突起區角膜基質變薄一種先天性疾病[9]。繼2003年Wollensak[3]等首先進行了CXL的臨床試驗，結果表明部分患者視力提高。近年來對CXL的應用越來越廣，KobashiH[10]對289眼CXL術后的效果進行評價，分為圓錐角膜CXL治療組和隨機對照組，進行了為期1年的質量評價，結果參數包括角膜厚度最薄處、矯正視力（corrected visual acuity，CVA）、裸眼視力（uncorrected visual acuity，UCVA）、最大曲率（Keratometry，K）、球面和柱面折射率，發現除了角膜厚度和柱面折射率變化無顯著性差異外，其他均有明顯改善。McAnena L[11]等通過對平均年齡為15.25歲的490只眼進行1年的追蹤研究，發現CXL治療圓錐角膜在18歲或以下患者中的效果比成年患者更佳，其UCVA、CVA、最大K值、中央角膜厚度和內皮細胞密度均有顯著改善，延緩了圓錐角膜的進展。Sykakis E[12]在澳大利亞、英國和美國進行了三項隨機對照試驗，對225只眼進行為期2年的分析，表明CXL對于阻止圓錐角膜進展是一種安全有效的治療方法，其不良反應少，僅有3名受試者出現了角膜水腫、前房炎癥反應、復發性角膜糜爛。Tian[13]研究也發現CXL可有效延緩圓錐角膜的進展，且中央角膜治療效果比旁中央角膜治療效果更佳。圓錐角膜作為目前CXL在眼表疾病中應用最廣泛的疾病之一，其療效在臨床上已得到廣泛的證實，但對于拓展應用與減少不良反應，我們仍需進一步的探索。

2.2 準分子激光(Laser Assisted In situ Keratomileusis，LASIK)術后角膜擴張

LASIK術后角膜擴張可能是因為角膜生物機械力度的降低而導致的嚴重并發癥。Yildirim A[14]等研究14名擴張術后患者的20只眼，平均年齡為34.8歲，主要測試指標為CDVA、CVA、球面和柱面折射率和K值，結果顯示CVA顯著提高，從0.78±0.61到0.53±0.36；雖然平均球面折射率沒有顯

著差異，但平均柱面折射率顯著下降；最大的K值從46±4.4D下降到45.6±3.8D，在最后一次訪問中最大K值降低（≥1D）5眼，15眼保持穩定，無嚴重并發癥發生。通過42個月隨訪表明CXL產生對LASIK術后角膜擴張不僅無明顯副作用并且可長期穩定。Marino GK[15]的研究共納入了24名患者的40只眼，平均年齡為33.8±7.5歲，主要觀察指標為UCVA、CVA、角膜中央厚度、角膜地形圖和內皮細胞密度，且這些參數在基線和6個月、1年和2年隨訪時進行了評估，經過CXL治療后，所有參數均呈現穩定，沒有任何進一步進展的跡象，此研究再次證明CXL治療LASIK術后角膜擴張是安全有效的。Randleman等[16]研究發現CXL對豬眼LASIK術后的生物力學穩定性及角膜厚度具有促進作用。但仍需進一步大數據研究其對LASIK術后屈光狀態的影響，尤其是有無并發癥仍值得注意。

2.3 其他角膜疾病

2.3.1 角膜水腫 Jouve等[17]使用CXL治療圓錐角膜，結果顯示患眼角膜水腫減輕，視力下降得到控制。Stock[18]等研究了一名孕期急性角膜水腫的病例，經過CXL治療后其病情延緩，水腫減退，角膜地形圖顯示改善，且在20個月的隨訪期無明顯并發癥。Krueger[19]利用CXL治療大泡性角膜病變3例，3 d后患者角膜變薄，視力提高，自覺癥狀好轉，角膜上皮均愈合；但繼續觀察8個月后治療效果差別不大。因此CXL對于角膜水腫的治療遠期效果還需更長期的隨訪觀察。

2.3.2 角膜潰瘍 通常是由于角膜上皮細胞的損傷、脫落、合并感染、患者自身疾病等因素導致的炎癥。研究發現，通過CXL治療，角膜厚度得到改善，同時紫外光和核黃素本身也具有殺菌作用[20]。Muller[21]研究證實應用CXL可以減少各種酶的降解，對治療角膜潰瘍有效。Makdoumi[22]對角膜潰瘍患者進行CXL治療，研究結果表明病情得到延緩，癥狀改善，角膜上皮細胞愈合，無明顯并發癥。吳護平等[23]使用CXL聯合藥物治療19例細菌性角膜炎，術后1周，18例患者病情稍有好轉；術后1個月，18例患者明顯好轉；術后2個月，17例患者潰瘍愈合；術后平均隨訪6個月均無復發。以上研究均表明，利用CXL對角膜潰瘍的治療有效，但預后及推廣應用仍需更深入的探討。

2.3.3 角膜變性 Spadea等[24]用CXL治療邊緣性角膜變性患者，研究顯示治療14 d后照射過的角膜上皮細胞再生，治療3個月后最佳矯正視力由0.1提高至0.3，角膜地形圖明顯改善，角膜變薄，隨訪1年患者視力穩定，未發生并發癥。Bikbov MM[25]等隨訪CXL術后16眼12個月，結果顯示1個月后，裸眼最佳矯正視力輕微下降，從0.08±0.03到0.06±0.02，而角膜的參數、平均屈光度，角膜厚度變化不明顯；通過3個月的隨訪，裸眼視力及最佳矯正視力提高到0.1±0.07和0.52±0.1，角膜的屈光度及角膜散光減少到 46.8±2.7 D和5.1±1.3 D，中央角膜厚度平均減少29 um；6個月后平均視力0.58±0.13，角膜屈力下降至45.7±1.6 D，角膜散光降至4.8±1.5 D；1年后，觀察指標基本維持穩定。雖然上述實驗中未照射的角膜干細胞沒有受到損傷，但CXL在照射過程中如何實現對角膜緣部位的保護及其遠期效果有待研究。

2.4 鞏膜疾病

鞏膜生物韌性的減弱和變薄是進展性近視發病的主要因素，我們常說的高度近視多指度數高于6.0 D的屈光不正[26]。2004年Wollensak等[27]最早提出運用CXL治療病理性近視，開辟了CXL在眼科治療的新領域。Elsheik等[28]研究表明CXL可以治療高度近視，將鞏膜后極部作為主要靶點，因其生物韌性變薄、膠原直徑減少、伸展性增加，通過增加鞏膜生物硬度，可阻止近視的進展。張亞麗等[29]研究中分別對8只豬眼、8只成人眼以及8只兔眼進行CXL治療，結果表明CXL不僅可以提高鞏膜生物力學性能，而且因物種、照射能量不同，交聯效果也不同；人鞏膜生物力學性能最高，其次是豬鞏膜，最后為兔鞏膜；CXL的最佳照射時間是40 min，但手術中需暴露鞏膜，可能對視網膜有一定的損害，影響輻射面積。

3 CXL的聯合應用

CXL在眼表疾病中的應用也日益廣泛，近年來研究者開始探討其聯合應用的進展以進一步尋找新的突破點。

3.1 基質環植入

角膜基質環(intrastromal corneal ring segments，ICRS)是近年廣泛應用于圓錐角膜可調可逆的手術方法。Colin等[30]首次報道了CXL聯合ICRS植入治療圓錐角膜，研究顯示患者角膜曲率降低，視力提高，更證實CXL聯合ICRS植入術效果優于單純運用ICRS植入術的效果，患者視力和角膜地形圖均有所改善。Park[31]及Bedi[32]的研究也發現CXL聯合ICRS植入更安全更快更精確，患者得到更好的視覺效果，角膜得到穩定，從而限制了病情的進展。相信在未來ICRS的應用進展值得期待。

3.2 飛秒激光

飛秒激光技術近年來逐漸成為醫學各個領域應用的熱點，而CXL聯合飛秒激光是通過激光將核黃素注入角膜基質形成一個囊袋，再進行CXL的先進技術手段，不僅避免去除角膜上皮的疼痛，交聯效果也更佳[4]。Ibrahim[33]研究CXL聯合飛秒激光治療160只眼，對視覺敏銳度、最佳矯正視力、等效球鏡、角膜曲率、角膜厚度在術后1周、1個月、3個月、6個月進行隨訪，證實能改善視力、等效球鏡及角膜曲率，是安全有效的。Dong等[34]的研究顯示飛秒激光聯合跨上皮膠原交聯法較經典方法恢復更快更舒適更安全。不過作為一項新技術，其遠期療效及安全性我們仍處于探索階段。

3.3 促滲劑

CXL聯合促滲劑能避免上皮細胞的刮除，但其分布局限且交聯效應不強，更適合在角膜厚度小于400 um的患者。Filippello M等[35]對20例圓錐角膜患眼進行跨上皮CXL，結果術眼角膜地形圖顯示有改善，視力提高，角膜厚度由100 um升至180 um，較對照組相關指標得到改善，圓錐角膜病情進展得到控制，這為今后拓寬應用范圍提供新的經驗與思路，譬如可以應用于角膜厚度較低及年紀較小的患者。

3.4 羊膜移植

羊膜結構類似于人眼結膜結構，是胎盤的最內層，光滑有彈性，可有促進上皮生長，減輕炎癥，抑制瘢痕等效果，在眼表疾病中有廣泛臨床應用。Spoerl等[36]的動物實驗和臨床實驗通過CXL對羊膜作用的研究，結果顯示，經過處理過的羊膜韌性和生物學穩定性增強，眼表得到恢復且無明顯并發癥。因此CXL聯合羊膜移植的應用不僅為眼表疾病提供新的方案，還為今后眼科疾病的診治提供新的思路。但是否具有進一步推廣使用的價值，仍需要進一步研究來證實。

3.5 京尼平等中藥

京尼平是中藥梔子的產物，更是一種天然生物交聯劑，可以抗鞏膜變形，使膠原纖維增粗加固，以防止病情進展。劉太祥等[37]用CXL聯合京尼平治療兔大泡性角膜病變，發現角膜膠原纖維排列更為緊密，水腫減輕，疼痛緩解，且未見明顯并發癥。朱小敏等[38]的研究也證實了京尼平具有刺激性低、對角膜基質及內皮細胞無明顯損傷的優點。當然，為進一步證實京尼平的有效性和安全性，需進一步的研究，其聯合CXL在角膜擴張、水腫、損傷等眼表疾病應用中具有較大潛能。

4 面臨的挑戰與并發癥

目前CXL已成為治療圓錐角膜的有效方法之一，也因其安全、有效、簡便的優勢有望在眼科疾病進一步推廣，但仍有較多問題需要進一步研究：首先，盡管CXL是安全的，但感染、術后疼痛及haze形成問題值得更深入的探討，如術中角膜脫水變薄、術中角膜內皮損傷、術后疼痛、術后感染、對眼壓、晶狀體及視網膜的影響等都是我們要預防的問題[39]。其次，設備的價格問題、不適用于光過敏體質患者、角膜厚度小于400 um的使用范圍等問題需要進一步改進。第三，CXL在具體疾病中的作用機制尚不完全清楚，仍需要我們進一步的進行臨床觀察與實驗研究。

綜上所述，隨著近年來對CXL的研究深入，目前對角膜病變、鞏膜疾病等的應用也已初顯療效。這不僅是角膜疾病，更是眼表疾病甚至眼科疾病的一個新突破，其應用前景值得期待，包括縮短治療時間、提高核黃素滲透效率、使用不同于核黃素的新試劑、拓寬應用的角膜厚度范圍、利用不同紫外燈照射能量探索一個效果最佳副作用最小的能量等都有望成為新的研究熱點，因此這項技術值得不懈的實驗研究和臨床觀察以進一步推廣與應用。

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