吉西他濱預防家兔后發性白內障的實驗研究

楊曉崗,曲曉瑜,潘士印,馬 強

(西安市第一醫院眼科,陜西省眼科研究所,陜西省眼科學重點實驗室,西安 710002;*通訊作者,E-mail:ophthalmaq@163.com)

吉西他濱預防家兔后發性白內障的實驗研究

楊曉崗,曲曉瑜,潘士印,馬 強*

(西安市第一醫院眼科,陜西省眼科研究所,陜西省眼科學重點實驗室,西安 710002;*通訊作者,E-mail:ophthalmaq@163.com)

目的 探討吉西他濱在預防家兔后發性白內障中的安全性和有效性。 方法 36只3月齡新西蘭白兔,雌雄不限,隨機分為空白對照組、低劑量組(5 mg/ml)和高劑量組(10 mg/ml)三組,每組12只(12只眼);實驗動物均行白內障囊外摘除+人工晶體植入術;術后1，3，5，7 d監測角膜水腫,前房閃輝變化;術后30 d對晶狀體后囊膜混濁(PCO)及角膜內皮細胞數量進行分析。 結果 術后第1,3天,三組均出現不同程度角膜水腫、前房閃輝；術后第5天,三組角膜水腫吸收；第7天前房閃輝大部吸收,角膜水腫、前房閃輝組間比較差異無統計學意義(P>0.05)。角膜內皮細胞計數顯示各組術后30 d角膜內皮細胞數量較術前下降,角膜內皮丟失量三組間比較,差異無統計學意義(P>0.05)。術后第2周三組均出現后囊膜混濁,術后30 d PCO分級比較,空白對照組多分布于2級和3級,低劑量組和高劑量組后囊膜混濁分布于1級和2級,空白對照組PCO較低劑量組和高劑量組明顯,差異有統計學意義(P<0.01)。 結論 吉西他濱可以有效預防后囊膜混濁的發生,眼內應用安全,未發現角膜內皮細胞數量改變。

后發性白內障; 后囊膜混濁; 吉西他濱; 晶體上皮細胞

后發性白內障(secondary cataract)是白內障囊外摘除或超聲乳化白內障吸除術后的常見并發癥,表現為晶狀體后囊膜混濁(posterior capsule opacification,PCO)[1,2]。術后隨訪2-5年,20%-50%患者由于PCO,視力再次下降[3]。患者的年齡越小、術后隨訪時間越長,PCO發生率就越高,4歲以下兒童后發性白內障發生率高達100%[4]。

研究表明,殘留的晶體上皮細胞(lens epithelium cells,LECs)增殖分化和移行是形成PCO的細胞學基礎[5]。因此,抑制LECs的生物學行為是降低PCO發生的根本途徑。將有效的藥物經適宜的給藥途徑抑制殘留的LECs,干預PCO的發生已被證明有效。本實驗通過建立兔白內障手術模型,觀察不同濃度的吉西他濱(gemcitabine)對于兔眼術后PCO的發生情況及眼內房水閃輝和角膜內皮組織的影響,初步探討吉西他濱在眼內應用的有效性。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

3月齡新西蘭白兔36只,雌雄不限,體質量1.6-1.8 kg,眼部檢查無異常。購于西安交通大學醫學院動物中心,實驗動物使用許可證SYXK(陜)2015-002。

1.2 主要試劑與儀器

吉西他濱(200 mg/支,法國禮萊制藥公司);眼科黏彈劑(醫用透明質酸鈉凝膠0.5 ml/支,上海齊勝生物制劑有限公司);眼內專用灌注液(500 ml/瓶,美國Alcon公司);PMMA人工晶體(美國Alcon公司);角膜內皮細胞分析儀(日本Topcon公司);裂隙燈前節照相系統(日本Topcon公司)。

1.3 動物模型的建立及分組

36只兔被隨機分為空白對照組、低劑量治療組(吉西他濱溶液5 mg/ml)和高劑量治療組(吉西他濱溶液10 mg/ml),每組12只。由具有熟練技術的同一術者(術者對分組情況不知情)完成三組實驗動物的白內障囊外摘除術(extracapsular cataract extraction,ECCE)。隨機選左眼或右眼為術眼。術前用復方托品酰胺給予充分散瞳。10%水合氯醛(2 ml/kg)經靜脈注射麻醉。根據文獻設計直徑5.0 mm半環狀撕囊標尺[6],保證環行撕囊大小的一致性;水分離時實驗組用吉西他濱溶液,對照組眼內專用灌注液,總量限定0.1 ml,水分離后保持吉西他濱溶液或灌注液作用1 min。囊袋內植入PMMA人工晶體(盤徑5.5 mm)。術后妥布霉素地塞米松眼液點術眼,4次/d,持續30 d。

1.4 術后觀察

術后第1周,每日記錄角膜水腫和房水閃輝情況;術后14，21，30 d觀察后囊膜混濁情況,術后30 d評價分級。術前1 d和術后30 d對術眼行角膜內皮細胞計數分析。所有主觀觀察指標按單盲法采集:由同一有經驗者獲得,其對分組情況不知情。

1.5 角膜水腫程度分級標準

參考謝立信等[7]的角膜水腫分級方法:0級為角膜透明;1級為角膜薄霧狀水腫,內皮面光滑,虹膜紋理尚清晰;2級為角膜淺灰色水腫,內皮面粗糙,虹膜紋理模糊;3級為角膜彌漫性灰白色水腫,內皮面龜裂狀,虹膜紋理視不清;4級為角膜乳白色,眼內結構視不清。

1.6 前房閃輝分級標準

參考楊培增等[8]的前房閃輝分級方法:0級，前房無閃輝;1級，微弱的前房閃輝;2級，中等程度前房閃輝,虹膜紋理可以辨別;3級，虹膜紋理和晶狀體輪廓難以辨認;4級，眼內結構不可辯,房水呈凝固狀態,伴有大量纖維素性滲出。

1.7 PCO評級標準

參考劉思偉[9]的PCO分級方法:0級，無混濁;1級，晶狀體后囊膜可見微皺褶或晶狀體上皮細胞薄團,未累及中央3 mm光學區;2級，少量混濁,累及中央3 mm光學區范圍,晶狀體后囊膜可見微皺褶或晶狀體上皮細胞薄團;3級，輕度混濁,晶狀體后囊膜可見蜂巢樣混濁和較厚的晶狀體上皮細胞團或纖維膜;4級，中度混濁,可見典型的珍珠樣小體或致密的纖維膜;5級，重度混濁,可見致密的珍珠樣小體,具有“遮光”效應。

1.8 統計學分析

2 結果

2.1 術后角膜水腫和前房閃輝分析

角膜水腫靠近手術切口,前房出現纖維滲出多集中瞳孔區。Mann-WhitneyU校驗,術后第1,3,5天,與空白對照組比較,低劑量組和高劑量組角膜水腫分級差異無統計學意義(P>0.05,見表1);低劑量組與高劑量組角膜水腫分級差異無統計學意義(P>0.05,見表1);術后第1,3,5,7天,與空白對照組比較,低劑量組和高劑量組前房閃輝分級差異無統計學意義(P>0.05,見表2);低劑量組與高劑量組前房閃輝分級差異無統計學意義(P>0.05,見表2)。

表1術后各組不同時點角膜水腫分級

Table1Thegradeofcornealedemaafteroperationamongthreegroups

組別第1天第3天第5天0級1級2級0級1級2級0級1級2級低劑量組 65110111200高劑量組 55210111200空白對照組65110201200

術后不同時點三組間兩兩比較,均P>0.05

2.2 后囊膜混濁分級評價

散瞳后裂隙燈下檢查:術后14 d,三組后囊膜周邊出現纖維樣增殖改變。術后21 d,空白對照組后囊膜中央3 mm范圍內光學區出現皺褶,增殖;低劑量組和高劑量組變化不明顯。術后30 d,低劑量組和高劑量組后囊膜纖維樣增殖,稀疏,范圍未見擴大;空白對照組已有PCO結構較前粗大,色瓷白,周邊形成條索樣增殖。術后30 d,PCO觀察分級,低劑量組和高劑量組分級分布于1級、2級,而空白對照組的PCO分級多分布于2級和3級(見圖1),Mann-WhitneyU校驗,低劑量組和高劑量組與空白對照組比較,差異有統計學意義(P=0.003，0.002),表明PCO低劑量組和高劑量組混濁較空白對照組減輕;低劑量組和高劑量組比較,差異無統計學意義(U=66，P=0.660,見表3),表明低劑量組和高劑量組PCO混濁程度無明顯差異。

表2術后各組不同時點前房閃輝分級

Table2Thegradeofanteriorchamberflarepostoperativeamongthreegroups

組別第1天第3天第5天第7天0級1級2級3級4級0級1級2級3級4級0級1級2級3級4級0級1級2級3級4級低劑量組 016410453056010111000高劑量組 015421154155020101100空白對照組125312532065100120000

術后不同時點三組組間兩兩比較,P>0.05

B圖將A圖中透明區用藍色表示,增殖范圍用紅色表示,黃色圈示中央3 mm光學區圖1 后囊膜混濁不同分級表現Figure 1 Images of different grades of posterior capsule opacification (PCO) 1-3級

2.3 角膜內皮細胞計數分析

三組實驗動物術前1 d和術后30 d角膜內皮比較均有丟失。選擇LSD-t檢驗,手術前后三組角膜內皮細胞的數量變化組內比較差異均有統計學意義(P<0.01),角膜內皮丟失量組間比較差異均無統計學意義(P>0.05,見表4)。

表3術后30d后囊膜混濁分級評價

Table3ThegradeofPCOonpostoperativeday30

組別 0級1級2級3級UP 低劑量組084070．50?0．003 高劑量組0930123? 0．002 空白對照組0246

*與空白對照組比較

組別n術前1d術后30d丟失內皮細胞數低劑量組 1230797±149428977±1537?1820±656高劑量組 1230279±191128326±1837?1952±604空白對照組1231681±196030093±1825?1588±586

與術前比較,*P<0.01

3 討論

后發性白內障是白內障囊外摘除(包括超聲乳化摘除)術后,殘留皮質或LECs增生而形成的后囊膜混濁。PCO的出現,引起視力降低和對比敏感度改變等視覺障礙。Nd ∶YAG激光后囊截開術可以消融光學通道中的混濁,是目前治療PCO引起的視覺質量下降的主要手段。雖然激光治療PCO簡便高效耗時短,但可能產生黃斑囊樣病變、視網膜脫離、青光眼發作以及晶體脫位、繼發性高眼壓、虹膜損傷等并發癥,且有損傷人工晶體可能[10-13];此外激光治療所需特定的激光設備尚未廣泛普及,廣大白內障患者術后因此可能再次致盲。因此對于PCO的預防比治療更為重要[14]。

研究表明,白內障手術引起的晶狀體創傷愈合反應、殘留的晶狀體上皮細胞在后囊膜增殖和遷移、晶狀體纖維再生和上皮-間充質細胞轉化(EMT),是形成后發性白內障的綜合因素[2,4,15]。根據形態,PCO分為纖維型和珍珠型:①纖維型PCO:LECs發生上皮-間充質細胞轉化(EMT),增殖和遷移引起。纖維化的形成,在后囊膜收縮產生折痕和褶皺,導致視覺異常。②珍珠型PCO:位于晶狀體赤道地區的LECs和表達晶狀體蛋白的纖維再生,形成Elschnig珍珠和Soemmering環,較纖維型PCO更易引起視功能改變。由此看來,白內障手術后殘留囊袋內失去了接觸抑制的LECs發生增殖、遷移、上皮-間充質細胞轉化(EMT),膠原沉積和晶狀體纖維再生是混濁產生的生物學基礎[5]。

白內障手術實踐中已然嘗試在晶狀體摘除術中時去除LECs。這些技術包括超聲乳化白內障手術中使用高負壓灌注抽吸系統對前囊注吸,以及機械性前囊和/或后囊拋光[16-19]。這些嘗試對抑制PCO的發展作用有限。因此,在當前的設備條件下完全清除殘余的LECs技術上難以實現。為尋找預防PCO的有效策略,國內外對IOL材料的生物相容性和直角邊緣設計改良、藥物及其緩釋系統、應用晶狀體囊袋張力環阻擋LECs遷移等領域進行了大量的研究[20-23]。雖然部分實驗研究已取得一定成效,但無法從根本上預防PCO的發生。術中如何徹底清除殘余LECs或抑制其增殖活力是預防PCO的根本防線。目前在藥物干預LECs的遷移、增殖、化生的研究方面取得很大進展,其中抗代謝藥因能有效地抑制LECs的增殖而具有廣闊的臨床應用前景。

吉西他濱是一種脫氧胞苷擬似物和核苷還原酶抑制劑[24]。與同類嘧啶類抗代謝腫瘤藥物相比,吉西他濱抗具有更強的抗增殖活性,更高的膜穿透力和酶親和力[25,26]。本項實驗設計中通過水分層在晶體皮質與囊袋間給藥方式,嚴格控制水分層溶液總量及作用時間,使藥物有效作用于LECs部位。一方面局部給藥針對性強,另一方面可以提高藥物的局部作用濃度,發揮抗LECs增殖的作用。術畢再次進行前房充分灌洗。

實驗結果顯示,術后大部分兔眼都有輕度角膜腫混濁和房水閃輝現象發生,所有角膜水腫混濁在術后5 d均恢復透明,術后前房閃輝表現為纖維滲出,多集中瞳孔區;術后7 d前房閃輝大部吸收。統計學顯示角膜水腫,前房閃輝三組之間沒有統計學差異。三組手術前后角膜內皮細胞的數量變化有統計學差異;組間角膜內皮丟失量間比較無統計學差異。說明合理控制給藥方式和時間,對角膜內皮無明顯毒性損害。對PCO的觀察發現,低劑量組和高劑量組后囊膜增殖形態纖細;空白對照組后囊膜增殖結構致密,色瓷白。對于混濁范圍觀察可見,低劑量組和高劑量組后囊膜增殖多位于IOL周邊,空白對照組后囊膜增殖侵入IOL中央3 mm范圍內光學區。術后30 d,后囊膜混濁觀察分級,低劑量組和高劑量組分級分布于1級、2級,而空白對照組的PCO分級多分布于2級和3級,實驗表明吉西他濱能夠有效地降低白內障術后PCO的形成并阻止發展,且無明確眼內毒性。

本實驗研究結果顯示,GSM作用于兔眼內能有效預防PCO的發生。5 mg/ml和10 mg/ml治療組組間比較無統計學差異。考慮到吉西他濱本身的藥物毒性,在相同作用效果的前提下,選擇低濃度的劑型,避免潛在眼內組織損傷。綜上所述,5 mg/ml吉西他濱通過水分離可以預防后發性白內障的發生,暫未發現明確角膜組織損傷。但其遠期效果有必要進一步觀察,應用于其他動物模型的安全性也有待實驗驗證。

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Studyongemcitabinepreventingposteriorcapsuleopacificationinrabbits

YANG Xiaogang,QU Xiaoyu,PAN Shiyin,MA Qiang*

(DepartmentofOphthalmology,Xi’anFirstHospital,ShanxiInstituteofOphthalmology,ShaanxiKeyLaboratoryofOphthalmology,Xi’an710002,China;*Correspondingauthor,E-mail:ophthalmaq@163.com)

ObjectiveTo investigate the safety and efficacy of gemcitabine for preventing posterior capsule opacification (PCO) in rabbit eyes.MethodsThirty-six 3-month-old New Zealand rabbits were randomly and equally divided into three groups: blank control group, low dose gemcitabine(5 mg/ml) group and high dose gemcitabine(10 mg/ml) group. All rabbits underwent extracapsular cataract surgery(ECCE) and intraocular lens(IOL) implantation. At 1,3,5 and 7 d after operation, the changes of corneal edema and anterior chamber flare were observed. At 30 d after operation, the posterior capsule opacification and the change of cornea and anterior chamber’s exudation were observed and compared among the three groups.ResultsAt 1,3,5 and 7 d after operation, corneal edema and anterior chamber flare occurred in various degree in three groups. The corneal edema disappeared on postoperative day 5. The anterior chamber flare was absorbed in most cases on postoperative day 7. The postoperative corneal edema and anterior chamber flare showed no statistical significance among the three groups(P>0.05).The corneal endothelium cell density in the three groups on postoperative day 30 was lower than that before operation, and the loss of corneal endothelium cell density was of no significant difference among the three groups(P>0.05).The posterior capsule opacification appeared at 2 week after operation. On postoperative day 30, the posterior capsule opacification was grade 1 and grade 2 in low dose group and high dose group, and grade 2 and grade 3 in blank control group.The grade of posterior capsule opacification was significantly lower in low dose group and high dose group than in blank control group(P<0.01).ConclusionThe results suggest that gemcitabine could effectively and safely prevent the formation and development of posterior capsule opacification in rabbits.

secondary cataract; posterior capsule opacification; gemcitabine; lens epithelium cells

R776.1

A

1007-6611(2017)09-0940-05

10.13753/j.issn.1007-6611.2017.09.016

陜西省科技廳社會發展科技攻關項目(2015SF207)

楊曉崗,男,1980-03生,碩士,副主任醫師,E-mail:yxgoo@163.com

2017-04-25