鞏膜膠原交聯(lián)防治病理性近視的研究進(jìn)展

許寅聰，趙亞芳，王超英，宋宏魯

目前全球近視人口的數(shù)量不斷增長，并且其發(fā)病率還在不斷增長，已引起人們的高度關(guān)注，急需解決。全世界約有1.63億人患有高度近視[1]。在亞洲，青年人高度近視患病率為6.8%～21.6%，中老年人患病率為0.8%～9.1%。我國是高度近視高發(fā)國家之一，青少年的高度近視患病率在6.7%～38.4%[2-4]。而高度近視中的病理性近視可以并發(fā)多種病理性變化，如視網(wǎng)膜裂孔、孔源性視網(wǎng)膜脫離、高度近視黃斑劈裂、后鞏膜的葡萄腫，以及漆裂紋樣損害和Fuchs斑等，嚴(yán)重?fù)p害視功能[5-7]。高度近視人群中61.7%會出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥，特別是當(dāng)近視度數(shù)＞-10.00 D時，100%會出現(xiàn)黃斑病變[8-9]，這使得數(shù)以萬計(jì)的國人生活質(zhì)量顯著降低，并且臨床上缺乏控制近視的有效手段。關(guān)國華[10]等人觀察了242例（478只眼）30歲以下病理性近視的眼底損害，認(rèn)為在兒童期（10歲以前）病理性近視眼底損害就已經(jīng)形成。因此，探索新的防治高度近視的方法，特別是對兒童高度近視的防治迫在眉睫。

1 病理性近視發(fā)病機(jī)制的研究現(xiàn)狀

許多熱衷于在分子生物學(xué)領(lǐng)域研究近視眼發(fā)病機(jī)制的學(xué)者們指出，近視的產(chǎn)生和發(fā)展是遺傳與環(huán)境因素互相作用的結(jié)果，但具體的發(fā)病機(jī)制目前還不能解釋清楚，多數(shù)專家認(rèn)為近視的最主要的病理學(xué)機(jī)制為眼軸的軸性增長和后鞏膜葡萄腫[11-13]。但是眼軸的軸性增長和后鞏膜葡萄腫的發(fā)病機(jī)理，目前還沒有令人滿意的解答，很多學(xué)者認(rèn)為與基因有關(guān)。有研究認(rèn)為在多個參與控制形成的遺傳因子（基因）中有兩類遺傳因子（基因）對高度近視的形成有決定作用：一類是決定眼軸長度的多個基因，另一類是決定角膜屈光度的多個基因。最近已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了近30個高度近視的易患基因位點(diǎn)[14]。國內(nèi)莊文娟[15]也發(fā)現(xiàn)在中國人群中IGF-1基因rs12423791位點(diǎn)的多態(tài)性與超高度近視顯著相關(guān)。我們認(rèn)為鞏膜在生物力學(xué)方面的特點(diǎn)和鞏膜本身的欠缺是重要的原因之一，因?yàn)閺难矍虮谌龑咏Y(jié)構(gòu)的力學(xué)性能來看，在相同應(yīng)力的作用下，從視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜到鞏膜的切線模量呈逐步遞增的趨勢。因此在保持并穩(wěn)定眼球形態(tài)方面，鞏膜起著決定性作用。近年我們的研究[16]表明，鞏膜具備主動塑形的功能，鞏膜膠原纖維的病理變化在病理性近視并發(fā)后鞏膜葡萄腫的形成過程中起到了至關(guān)重要的作用。因此遏止病理性近視的發(fā)生發(fā)展過程中鞏膜膠原纖維的病理性改變，加強(qiáng)鞏膜生物力學(xué)性能不失為防治高度近視眼軸進(jìn)一步延長以及后鞏膜葡萄腫形成的一種有效治療方法[17-18]。

2 目前治療病理性近視的方法及機(jī)理

目前大多數(shù)病理性近視患者選用配鏡矯正、準(zhǔn)分子激光原位角膜磨鑲術(shù) （eximer laser in-situ keratomileusis,LASIK）、有晶狀體眼人工晶狀體植入術(shù)、后鞏膜加固術(shù)來姑息矯正[19-21]，但不能從根本上解決眼軸逐年延長、度數(shù)逐年增加以及各種并發(fā)癥逐漸發(fā)生的問題。受到紫外線A-核黃素角膜交聯(lián)技術(shù)在角膜疾病應(yīng)用的啟發(fā)[22-23]，目前國內(nèi)外學(xué)者積極探索鞏膜膠原交聯(lián)方法并希望將其應(yīng)用于病理性近視的治療。從目前研究熱點(diǎn)來看，可分為核黃素-紫外線誘導(dǎo)鞏膜膠原交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)劑結(jié)膜下注射進(jìn)行鞏膜膠原交聯(lián)兩大類。

2.1 核黃素-紫外線誘導(dǎo)鞏膜膠原交聯(lián)

紫外線-核黃素鞏膜膠原交聯(lián)的原理是利用紫外線、核黃素誘導(dǎo)鞏膜中相鄰的兩個膠原纖維之間生成共價鍵，以增強(qiáng)鞏膜的生物力學(xué)穩(wěn)定性。核黃素作為光敏劑在370 nm或者465 nm波長的紫外線A的作用下，產(chǎn)生Ⅱ型光化學(xué)反應(yīng)，誘導(dǎo)鞏膜膠原交聯(lián)，提高了鞏膜膠原纖維的生物力學(xué)強(qiáng)度，從而可以防止鞏膜進(jìn)一步擴(kuò)張[24]。我們也在過去的課題研究中對活體離焦近視動物模型兔進(jìn)行了紫外線A-核黃素鞏膜膠原交聯(lián)實(shí)驗(yàn)，在暴露鞏膜處滴加0.1%5-磷酸核黃素5 min后，用波長370 nm，功率3.0 mW/cm2的紫外線燈照射50 min，鞏膜彈性模量增加33.43%，蠕變率降低53.17%，極限應(yīng)力增加42.05%，顯著提高鞏膜的強(qiáng)度，且通過測定全視野視網(wǎng)膜電流圖、15 000倍透射電鏡觀察鞏膜膠原纖維細(xì)胞，尚未發(fā)現(xiàn)明顯的毒副作用[25]。SUN M等[26-27]用類似方法也證明了紫外線A-核黃素鞏膜交聯(lián)的有效性和部分安全性。遺憾的是此方法需紫外線光均勻照射，很難在后極部鞏膜實(shí)現(xiàn)（后鞏膜葡萄腫大都發(fā)生在后極部），這極大地限制了紫外線A-核黃素鞏膜交聯(lián)的應(yīng)用可行性。

2.2 采用化學(xué)交聯(lián)劑結(jié)膜下注射進(jìn)行鞏膜膠原交聯(lián)

國內(nèi)外有學(xué)者提出采用結(jié)膜下注射化學(xué)交聯(lián)藥物的方法進(jìn)行鞏膜膠原交聯(lián)，經(jīng)過查閱文獻(xiàn)，目前被研究的藥物有京尼平、甲醛緩釋體類防腐劑（formaldehyde releasers,FARs）、甘油醛、戊二醛、硝基醇類[28-31]，目前研究均處于探索階段。

2.2.1 戊二醛

戊二醛（glutaraldehyde）作為最強(qiáng)的化學(xué)交聯(lián)劑，是通過和氨基酸發(fā)生Schiff反應(yīng)形成Schiff’s堿，然后戊二醛分子間的醛基官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，醇醛縮合連接在一起，使膠原纖維形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以達(dá)到交聯(lián)作用，其在交聯(lián)的同時具有較高的細(xì)胞毒性，會破壞細(xì)胞的完整性，引起強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)[32]，因此當(dāng)前階段戊二醛一般只用于工業(yè)用料和病理標(biāo)本的固定，同時也常作為對照劑應(yīng)用于其他交聯(lián)技術(shù)的研究。

2.2.2 甲醛緩釋體類防腐劑

甲醛緩釋體類防腐劑（FARs）是一類被廣泛應(yīng)用于紡織業(yè)的化學(xué)交聯(lián)防皺和化妝品、個人護(hù)膚用品防腐（如皮膚修復(fù)產(chǎn)品、沐浴露、指甲油、洗發(fā)水、嬰幼兒用的無淚香波等）的化合物，約有100余種，其應(yīng)用有數(shù)十年歷史。就安全性而言，歐洲化妝品和非食品科學(xué)委員會對FARs進(jìn)行了廣泛的安全性研究，歐盟理事會在法令76/768/EC中也詳細(xì)描述了各種FARs在化妝品行業(yè)和紡織業(yè)中可應(yīng)用的濃度。同時考慮到其在日常生活中被每天使用同時直接接觸人體，卻并未查詢到其致癌、致畸的報(bào)道，故認(rèn)為其潛在的安全性可能較高。FARs具備較強(qiáng)的交聯(lián)效應(yīng)，緩釋系統(tǒng)的存在能夠有效延長作用時間，這些都促使其成為鞏膜交聯(lián)治療病理性近視藥物的潛在優(yōu)勢，但因FARs種類繁多，需進(jìn)行實(shí)驗(yàn)篩出交聯(lián)效果更強(qiáng)、毒性更低的種類。Natasha Babar[33]通過測量經(jīng)過FARs交聯(lián)后鞏膜的熱變性溫度和對人皮膚成纖維細(xì)胞的毒性反應(yīng)認(rèn)為FARs是一類強(qiáng)效低毒性的交聯(lián)劑，并通過文獻(xiàn)復(fù)習(xí)初步篩選出羥甲基甘氨酸鈉、重氮咪唑烷基脲、咪唑烷基脲、乙內(nèi)酰脲、惡唑烷作為較為有潛質(zhì)的備選藥物。Mariya Zyablitskaya[34]的研究認(rèn)為sub-Tenon’s下注射 40～400 mmol/L（0.4 mL）羥甲基甘氨酸鈉均可以引起注射部位及其周圍鞏膜的交聯(lián)效應(yīng)，且具備明顯的濃度效應(yīng)，400 mmol/L的交聯(lián)強(qiáng)度是40 mmol/L的6倍。我們近期的研究也表明羥甲基甘氨酸鈉、重氮咪唑烷基脲、乙內(nèi)酰脲具備良好的交聯(lián)效果。

2.3.3 甘油醛

甘油醛是一個丙糖（單糖），化學(xué)式為C3H6O3，是最簡單的醛糖。作為糖類代謝的中間產(chǎn)物，甘油醛的醛基很活潑，一般制成縮醛保存。甘油醛的毒性較低，已被使用于生物制藥領(lǐng)域[32,36]。王瑩[35]在實(shí)驗(yàn)中觀察到，甘油醛的蛋白質(zhì)糖基化的作用比較明顯，大概是因?yàn)楦视腿┖推咸烟窍啾乳_鏈形式所占的比例大。甘油醛鞏膜交聯(lián)與紫外線-核黃素鞏膜膠原交聯(lián)相比較，前者避免了溫度對眼前節(jié)的損傷以及因紫外線照射所導(dǎo)致的并發(fā)癥。Campbell IC[36]的研究認(rèn)為30 mmol/L的甘油醛1 mmol/L的京尼平和7 mmol/L的丙酮醛均可以提高1倍的鞏膜硬度。

2.3.4 京尼平

京尼平是從梔子和杜仲中提取的純植物交聯(lián)劑，臨床中已經(jīng)用于治療肝炎及其它肝病引起的各種黃疸和各種炎癥。而且亦被應(yīng)用于心臟瓣膜、血管、韌帶的移植手術(shù)以及明膠、殼聚糖、膠原的交聯(lián)領(lǐng)域，研究表明它的交聯(lián)作用和戊二醛一樣可靠，且毒性遠(yuǎn)小于戊二醛，具有更好的安全性[37]。劉太祥、王錚[38]等人取成年新西蘭大白兔，采用隨機(jī)分組的方式選一只眼 Tenon’s囊下注射京尼平（0.5 mmol/L），每次 0.5 mL，分別注射2次和4次各10只眼，再按照數(shù)字隨機(jī)選出對側(cè)眼10只，其中5只眼行生物力學(xué)檢測，其余5只眼行組織學(xué)檢查。結(jié)果與對照眼比較，Tenon’s囊下注射0.5 mmol/L京尼平0.5 mL 2次和4次，鞏膜的極限應(yīng)力分別增加了95%和161%；同時20%應(yīng)變時彈性模量分別增加了204%和260%，而極限應(yīng)變則分別下降了13%和22%。Levy AM[39]的研究通過循環(huán)拉伸測試觀察到樹鼩結(jié)膜下注射京尼平后的鞏膜硬度明顯被加強(qiáng)，且可以對抗透鏡誘導(dǎo)近視帶來的鞏膜硬度下降。同時有研究表明京尼平結(jié)膜下注射并沒有造成眼球各組織中的細(xì)胞凋亡，也沒有對眼球臨近的結(jié)締組織造成損傷，治療區(qū)域沒有明顯的顏色變化，故京尼平誘導(dǎo)兔眼鞏膜膠原交聯(lián)安全有效，是一種潛在的防治近視進(jìn)展的藥物[37,40-41]。

3 總結(jié)

鞏膜膠原交聯(lián)作為治療病理性近視的一個研究方向，無論是紫外線A-核黃素鞏膜膠原交聯(lián)術(shù)，還是結(jié)膜下注射化學(xué)交聯(lián)劑如京尼平、甘油醛、羥甲基甘氨酸鈉、重氮咪唑烷基脲、乙內(nèi)酰脲進(jìn)行鞏膜膠原交聯(lián)，均有研究證明其有效性和部分安全性，但多數(shù)研究為動物實(shí)驗(yàn)，亦存在研究指標(biāo)不同的問題。希望近年可加快相關(guān)研究，比較不同交聯(lián)方法以及不同化學(xué)交聯(lián)制劑的作用差異，可以從鞏膜膠原交聯(lián)前后的鞏膜條帶生物力學(xué)強(qiáng)度、單個鞏膜成纖維細(xì)胞黏彈性力學(xué)特性、視網(wǎng)膜視神經(jīng)功能以及鞏膜組織及其周圍肌肉的形態(tài)學(xué)改變的角度，對不同方法、制劑的有效性、安全性進(jìn)行對比，最終選出目前最具臨床治療病理性近視可行性的方法或藥物，為高度近視的治療帶來新的希望。