眼表病理生理改變在干眼中的研究進展

金子群，紀海峰，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、量及動力學異常導致的淚膜不穩定或眼表微環境失衡，可伴有眼表炎性反應、組織損傷及神經異常，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，這些癥狀會嚴重影響患者的生活質量，增加患者和社會的經濟負擔。

眼表是一個微妙而復雜的系統，除了角膜、結膜、瞼板腺、淚腺和神經網絡，免疫細胞、激素甚至微生物群等其他成分也參與調節眼表的動態平衡。其中任何一種成分的改變都可以破壞眼表的動態平衡，引發干眼的病理變化。本文綜述了干眼患者組織結構、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干眼組織結構的病理改變

1.1淚腺淚腺是淚液中液體、電解質和蛋白質的主要來源，其分泌不足會嚴重影響眼表形態和功能的完整性。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，淚腺表現為輕度的淋巴細胞浸潤，腺泡結構保持完好。研究發現淚液缺乏型干眼中瞼部淚腺會出現形態扭曲、不對稱等改變，而蒸發過強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特征可能有助我們鑒別不同形式的干眼[2-4]。在動物實驗中，Kojima等[5]對SOD1缺陷小鼠進行了研究，觀察淚腺的形態變化和分泌功能，發現由于腺泡萎縮，導致淚腺功能喪失，淚腺組織中CD4+T細胞、中性粒細胞和單核細胞浸潤，同時，淚腺組織中存在凋亡細胞、線粒體退化等異常改變。

1.2瞼板腺瞼板腺產生的脂類是淚膜脂質層的主要成分，能減緩水液層的蒸發，并被認為是通過降低表面張力來穩定淚膜。一旦脂質的質或量發生改變，可導致淚膜穩定性下降和淚液蒸發率的升高。干眼患者的瞼緣常有異常改變，表現為增厚、萎縮、角化等，瞼緣后層出現自后向前的血管擴張。瞼緣波浪狀改變與上下眼瞼的瞼板腺缺失程度高度相關，瞼板腺缺失越多則瞼緣形態越不規則[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，說明角質化會導致導管阻塞。最近Bilkhu等[7]研究發現瞼板腺導管長度與瞼板腺功能密切相關，而寬度與瞼板腺功能無明顯相關性，認為瞼板腺中阻塞的脂質會導致中央導管擴張，但這種擴張又會被同時發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現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，其穩定性是通過淚膜各組分的協同作用來維持的。因此，當其中任何組分在質或量上不足時，都將導致淚膜不穩定。Garh?fer等[9]使用UHR-OCT測量淚膜厚度與干眼癥狀和體征的關系，表明淚膜厚度與BUT和SchirmerⅠ有顯著的相關性，亞組分析顯示，SchirmerⅠ(<15mm)與淚膜厚度的相關性更強，表明在淚液分泌少的患者中，由于淚液產量不足，淚膜厚度變薄。Lee等[10]將干眼患者依據淚膜脂質層厚度分成3組：厚脂質層組、正常脂質層組、薄脂質層組，發現厚脂質層組的BUT顯著縮短，OSS和OSDI顯著增加，這個結果與之前報道的薄脂質層會導致淚膜不穩定和更嚴重的干眼癥狀形成對比[11]。這種相反的研究結果可能是由于厚脂質層組的患者屬于重度干眼且伴有相對較嚴重的角膜上皮損傷。亞組分析顯示，角膜上皮損傷的患者BUT和SchirmerⅠ值明顯縮短，平均脂質層較厚[10]。以及年齡對正常和干眼組的脂質層都有很大的影響[12]。考慮到這些結果，脂質層的厚薄不應該作為干眼嚴重程度的單一因素進行評估，而應該與其他干眼參數一起評估。

1.4結膜結膜是富含杯狀細胞的黏膜組織，杯狀細胞通過調節抗原分布和抗原特異性免疫反應參與調節眼表免疫耐受，杯狀細胞是抗原轉運至基質的通道，缺乏杯狀細胞則喪失了對局部抗原的免疫耐受性[13]。杯狀細胞分泌的黏蛋白對維持眼表水合、淚膜穩定性以及清除病原體和細胞碎片起重要作用。由于淚液缺乏和慢性炎癥反應，結膜的主要病理改變是瞼結膜杯狀細胞密度降低及上皮鱗狀化生。結膜松弛與干眼的癥狀和臨床體征高度相關，這是由于淚液堆積導致淚液穩定性降低。Gumus等[14]研究結果表明同時患有干眼與結膜松弛的患者在顳側和下方的球結膜厚度低于無結膜松弛的干眼患者，并且在干眼患者中發現淚液滲透壓與顳側球結膜厚度呈負相關，證明結膜松弛和淚液滲透壓與結膜厚度減少相關。此外，Chen等[15]對25例干眼患者的球結膜微血管和微循環進行研究，發現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，而微循環測量與OSDI不相關。

1.5角膜干眼伴隨著淚液成分的改變，會引發炎癥惡性循環，通過蛋白酶介導的上皮緊密連接的溶解，使細胞加速死亡、脫落。一項研究發現，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]。另一項研究報告了干眼患者全角膜上皮增厚[17]。Abou Shousha等[18]發現，由于角膜上皮厚度的變化，干眼患者的角膜上皮高度不規則。這些關于干眼對角膜上皮厚度影響的研究結果是相互矛盾的，有待進一步研究。Kheirkhah等[19]發現干眼患者角膜內皮細胞密度降低，尤其是基底細胞下神經密度較低的人，內皮細胞丟失的速率更快。與健康受試者相比，干眼患者的基底細胞下神經的數量和密度顯著減少，且神經會有發芽、增厚、彎曲和珠狀等異常改變[20]。Aggarwal等[21]發現干眼患者角膜樹突狀細胞數目、大小、密度明顯高于對照組，在輕度干眼時，樹突狀細胞密度就明顯高于對照組，在中重度干眼時，樹突狀細胞顯著增大，結果顯示結膜和角膜染色與樹突狀細胞密度獨立相關，角膜染色與樹突狀細胞形態獨立相關，由此推測，樹突狀細胞密度和形態與干眼的嚴重程度相關。正常角膜僅存在有限的淋巴系統，而干眼可誘導眼表淋巴管生成。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節TNF-α,IL-8,和IFN-γ等因子介導干眼發生的證據，表明角膜淋巴管的生成可能是眼表穩態失衡的原因之一。

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。淚液高滲激活了NLRP3炎癥小體，導致Caspase1激活，進而將IL-1β前體和IL-18前體轉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胞，分化為巨噬細胞，產生炎癥介質，進一步放大眼表炎癥[24]。角膜和結膜中的巨噬細胞和樹突細胞可以增加MHCⅡ和CCR7的表達，遷移和啟動自身反應性的CD4+T細胞，并釋放細胞因子，如IL-17，它可以刺激金屬蛋白酶的表達，破壞角膜屏障和產生干擾素-γ，后者也可以導致上皮細胞凋亡和杯狀細胞丟失。研究發現干眼患者淚液中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值呈負相關，C5a、IL8與淚液缺乏程度相關，干擾素-γ與淚膜破裂時間呈負相關[25-26]。同時干眼的炎癥反應也表現在全身，干眼患者的中性粒細胞與淋巴細胞比值和血小板與淋巴細胞比值高于健康者[27]，這些發現表明炎癥在干眼的發生發展起重要作用。

2.2脂質健康的瞼板腺分泌物是一種透明的油性液體，容易擴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、碳氫化合物、甘油三酯、游離脂肪酸以及少量的其他極性和非極性脂質。一項研究發現，飽和脂肪酸可以限制淚液蒸發，限制蒸發的能力也隨著碳鏈的增加而增加，同時發現，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流動性更強的的觀點形成對比，由此推測瞼脂的流動性可能與其他脂質或蛋白質的成分有關[28]。Paranjpe等[29]根據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，發現瞼脂質量差(2～4級)的個體由少量的神經酰胺、己糖神經酰胺、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之間的關系，結果顯示低質量的瞼脂中神經酰胺和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，其結構和生物活性作用潛在地改變淚膜脂質層的組成和瞼板腺細胞凋亡的信號。在苯扎氯銨誘導的動物模型中，鞘磷脂、甘油脂和甘油磷脂均有明顯變化，且鞘磷脂水平發生了較大的變化，也證實了鞘脂是脂質改變的重要指標之一[30]。瞼脂的質量是干眼的臨床診療的依據之一，它與瞼脂中鞘脂的組成變化有關，對鞘脂在干眼中的結構和生物活性作用的進一步研究可能提供一個新的的治療靶點。

2.3黏蛋白黏蛋白是淚膜穩定性的關鍵因素，其改變可能導致淚液蒸發增加，最終導致與眼表炎癥相關的淚液高滲，促使上皮應激、增生和角化。杯狀細胞是淚膜中黏蛋白的主要來源，結膜杯狀細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菌以及清除細胞碎片來保護和潤滑眼睛表面。結膜杯狀細胞丟失和淚液中MUC5AC濃度降低被普遍認為是所有類型干眼的特征。Chao等[31]將MUC5AC+杯狀細胞與總杯狀細胞的密度的比值定義為MUC5AC+杯狀細胞指數，發現指數越高，干眼癥狀越重，提示MUC5AC+杯狀細胞指數可作為評價干眼杯狀細胞功能的黏蛋白分泌指標。Corrales等[32]發現干眼患者MUC1、MUC2、MUC4和MUC5AC的mRNA表達顯著降低。然而另一研究顯示MUC1的表達在所有干眼患者的角膜上皮中上調，在輕度和中度干眼患者的球結膜中上調，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現，MUC16和MUC1相關的基因和蛋白質與正常受試者相比是增加的[34]。這些基礎研究的結果是相互矛盾的，目前還沒得到統一的結論。

2.4蛋白質淚液中蛋白質含量豐富，現今蛋白質組學和質譜的發展使人們能夠進一步研究干眼和淚液蛋白之間的關系。Huang等[35]對干眼組和健康組的淚液進行蛋白質組學分析，結果顯示兩組間的差異表達的蛋白質有18種，其中乳鐵蛋白、溶酶菌、脂質運載蛋白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，而轉鐵蛋白、多聚免疫球蛋白受體、角蛋白1、補體C3、S100鈣結合蛋白A8、S100鈣結合蛋白A9、血清類黏蛋白1、膜聯蛋白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]發現，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與干眼的臨床參數密切相關，提出S100A6和胱抑素S可以作為檢測干眼的嚴重程度的指標。Ji等[37]使用環孢素A和地夸磷索鈉治療干眼，4wk后采集淚液行蛋白質組學分析，環孢素組中26種蛋白質顯著上調，28種蛋白質顯著下調，地夸磷索鈉組中51種上調和55種下調，這些蛋白的表達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記物。

2.5微生物微生物群在眼表系統的防御機制中起重要作用，其對免疫活性的調節和對病原體入侵的屏障作用顯著。眼表微生物群受淚腺、杯狀細胞和結膜分泌的多種抗菌物質的調節，如乳鐵蛋白、溶酶酶、防御素α、β 和IgA等。在Li等[38]的研究中，對結膜拭子標本進行16S rRNA基因V3-V4區高通量測序，發現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勢地位，而假單胞菌在對照組中含量較高，同時發現，在干眼組中，桿菌是瞼板腺功能障礙患者的優勢菌，擬桿菌是非瞼板腺功能障礙患者的優勢菌。另有研究報道，單一的干燥刺激會導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致腸道微生物群發生顯著變化，在眼部表現為杯狀細胞密度明顯降低[39]。干眼會表現出腸道微生物失調，在一項研究中，與在正常環境中飼養的CD25基因敲除小鼠相比，在無菌環境中長大的基因敲除小鼠有更嚴重的干眼表現，當無菌的CD25KO小鼠通過口服接受來自傳統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]。這些研究結果表明，眼表微生物群和它們的代謝產物提供的信號能夠調節眼表組織功能。

3總結

傳統關于眼表結構及細胞形態學的檢測如活體染色、印記細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檢查手段，不僅可以評估形態學，包括角膜和結膜細胞密度、神經纖維密度、長度和形變，炎癥細胞密度，瞼板腺開口及腺管、腺泡形態,還可以通過觀察干眼患者的角結膜細胞核、細胞質、細胞邊界來評估細胞的微觀結構。因此對共聚焦顯微鏡診斷干眼參數的靈敏性和特異性進行評估，并確定與干眼相關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，但現有眼科臨床檢查未發現相應干眼體征或客觀病理學改變，因此，深入研究干眼的病理生理特點，研發新的檢查手段，尋找更有效的生物標記物，對及早預防、診斷及治療干眼起重要作用。

干眼治療的最終目標是使眼表微環境恢復正常的穩態，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措施是否會影響其它正常的組織結構，導致無關的并發癥，甚至加重干眼，針對眼表微環境定制個性化治療將有助于干眼的妥善解決。