鞏膜膠原交聯防治病理性近視的研究進展

許寅聰，趙亞芳，王超英，宋宏魯

目前全球近視人口的數量不斷增長，并且其發病率還在不斷增長，已引起人們的高度關注，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多種病理性變化，如視網膜裂孔、孔源性視網膜脫離、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，嚴重損害視功能[5-7]。高度近視人群中61.7%會出現嚴重并發癥，特別是當近視度數＞-10.00 D時，100%會出現黃斑病變[8-9]，這使得數以萬計的國人生活質量顯著降低，并且臨床上缺乏控制近視的有效手段。關國華[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，認為在兒童期（10歲以前）病理性近視眼底損害就已經形成。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 病理性近視發病機制的研究現狀

許多熱衷于在分子生物學領域研究近視眼發病機制的學者們指出，近視的產生和發展是遺傳與環境因素互相作用的結果，但具體的發病機制目前還不能解釋清楚，多數專家認為近視的最主要的病理學機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病機理，目前還沒有令人滿意的解答，很多學者認為與基因有關。有研究認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。最近已經發現了近30個高度近視的易患基因位點[14]。國內莊文娟[15]也發現在中國人群中IGF-1基因rs12423791位點的多態性與超高度近視顯著相關。我們認為鞏膜在生物力學方面的特點和鞏膜本身的欠缺是重要的原因之一，因為從眼球壁三層結構的力學性能來看，在相同應力的作用下，從視網膜、脈絡膜到鞏膜的切線模量呈逐步遞增的趨勢。因此在保持并穩定眼球形態方面，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后鞏膜葡萄腫的形成過程中起到了至關重要的作用。因此遏止病理性近視的發生發展過程中鞏膜膠原纖維的病理性改變，加強鞏膜生物力學性能不失為防治高度近視眼軸進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理

目前大多數病理性近視患者選用配鏡矯正、準分子激光原位角膜磨鑲術 （eximer laser in-situ keratomileusis,LASIK）、有晶狀體眼人工晶狀體植入術、后鞏膜加固術來姑息矯正[19-21]，但不能從根本上解決眼軸逐年延長、度數逐年增加以及各種并發癥逐漸發生的問題。受到紫外線A-核黃素角膜交聯技術在角膜疾病應用的啟發[22-23]，目前國內外學者積極探索鞏膜膠原交聯方法并希望將其應用于病理性近視的治療。從目前研究熱點來看，可分為核黃素-紫外線誘導鞏膜膠原交聯和化學交聯劑結膜下注射進行鞏膜膠原交聯兩大類。

2.1 核黃素-紫外線誘導鞏膜膠原交聯

紫外線-核黃素鞏膜膠原交聯的原理是利用紫外線、核黃素誘導鞏膜中相鄰的兩個膠原纖維之間生成共價鍵，以增強鞏膜的生物力學穩定性。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，產生Ⅱ型光化學反應，誘導鞏膜膠原交聯，提高了鞏膜膠原纖維的生物力學強度，從而可以防止鞏膜進一步擴張[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行了紫外線A-核黃素鞏膜膠原交聯實驗，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%，極限應力增加42.05%，顯著提高鞏膜的強度，且通過測定全視野視網膜電流圖、15 000倍透射電鏡觀察鞏膜膠原纖維細胞，尚未發現明顯的毒副作用[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現（后鞏膜葡萄腫大都發生在后極部），這極大地限制了紫外線A-核黃素鞏膜交聯的應用可行性。

2.2 采用化學交聯劑結膜下注射進行鞏膜膠原交聯

國內外有學者提出采用結膜下注射化學交聯藥物的方法進行鞏膜膠原交聯，經過查閱文獻，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）作為最強的化學交聯劑，是通過和氨基酸發生Schiff反應形成Schiff’s堿，然后戊二醛分子間的醛基官能團發生化學反應，醇醛縮合連接在一起，使膠原纖維形成網狀結構以達到交聯作用，其在交聯的同時具有較高的細胞毒性，會破壞細胞的完整性，引起強烈的炎癥反應[32]，因此當前階段戊二醛一般只用于工業用料和病理標本的固定，同時也常作為對照劑應用于其他交聯技術的研究。

2.2.2 甲醛緩釋體類防腐劑

甲醛緩釋體類防腐劑（FARs）是一類被廣泛應用于紡織業的化學交聯防皺和化妝品、個人護膚用品防腐（如皮膚修復產品、沐浴露、指甲油、洗發水、嬰幼兒用的無淚香波等）的化合物，約有100余種，其應用有數十年歷史。就安全性而言，歐洲化妝品和非食品科學委員會對FARs進行了廣泛的安全性研究，歐盟理事會在法令76/768/EC中也詳細描述了各種FARs在化妝品行業和紡織業中可應用的濃度。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、致畸的報道，故認為其潛在的安全性可能較高。FARs具備較強的交聯效應，緩釋系統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治療病理性近視藥物的潛在優勢，但因FARs種類繁多，需進行實驗篩出交聯效果更強、毒性更低的種類。Natasha Babar[33]通過測量經過FARs交聯后鞏膜的熱變性溫度和對人皮膚成纖維細胞的毒性反應認為FARs是一類強效低毒性的交聯劑，并通過文獻復習初步篩選出羥甲基甘氨酸鈉、重氮咪唑烷基脲、咪唑烷基脲、乙內酰脲、惡唑烷作為較為有潛質的備選藥物。Mariya Zyablitskaya[34]的研究認為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效應，且具備明顯的濃度效應，400 mmol/L的交聯強度是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、乙內酰脲具備良好的交聯效果。

2.3.3 甘油醛

甘油醛是一個丙糖（單糖），化學式為C3H6O3，是最簡單的醛糖。作為糖類代謝的中間產物，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域[32,36]。王瑩[35]在實驗中觀察到，甘油醛的蛋白質糖基化的作用比較明顯，大概是因為甘油醛和葡萄糖相比開鏈形式所占的比例大。甘油醛鞏膜交聯與紫外線-核黃素鞏膜膠原交聯相比較，前者避免了溫度對眼前節的損傷以及因紫外線照射所導致的并發癥。Campbell IC[36]的研究認為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劑，臨床中已經用于治療肝炎及其它肝病引起的各種黃疸和各種炎癥。而且亦被應用于心臟瓣膜、血管、韌帶的移植手術以及明膠、殼聚糖、膠原的交聯領域，研究表明它的交聯作用和戊二醛一樣可靠，且毒性遠小于戊二醛，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，再按照數字隨機選出對側眼10只，其中5只眼行生物力學檢測，其余5只眼行組織學檢查。結果與對照眼比較，Tenon’s囊下注射0.5 mmol/L京尼平0.5 mL 2次和4次，鞏膜的極限應力分別增加了95%和161%；同時20%應變時彈性模量分別增加了204%和260%，而極限應變則分別下降了13%和22%。Levy AM[39]的研究通過循環拉伸測試觀察到樹鼩結膜下注射京尼平后的鞏膜硬度明顯被加強，且可以對抗透鏡誘導近視帶來的鞏膜硬度下降。同時有研究表明京尼平結膜下注射并沒有造成眼球各組織中的細胞凋亡，也沒有對眼球臨近的結締組織造成損傷，治療區域沒有明顯的顏色變化，故京尼平誘導兔眼鞏膜膠原交聯安全有效，是一種潛在的防治近視進展的藥物[37,40-41]。

3 總結

鞏膜膠原交聯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術，還是結膜下注射化學交聯劑如京尼平、甘油醛、羥甲基甘氨酸鈉、重氮咪唑烷基脲、乙內酰脲進行鞏膜膠原交聯，均有研究證明其有效性和部分安全性，但多數研究為動物實驗，亦存在研究指標不同的問題。希望近年可加快相關研究，比較不同交聯方法以及不同化學交聯制劑的作用差異，可以從鞏膜膠原交聯前后的鞏膜條帶生物力學強度、單個鞏膜成纖維細胞黏彈性力學特性、視網膜視神經功能以及鞏膜組織及其周圍肌肉的形態學改變的角度，對不同方法、制劑的有效性、安全性進行對比，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。