斑狀角膜營養不良治療的研究進展

石文卿，林 啟，邵 毅

0引言

斑狀角膜營養不良(macular corneal dystrophy，MCD)是一種漸進性以雙側角膜基質混濁和變薄為特點的遺傳性疾病。由德國眼科醫生Fefr[1]于1904年首次指出并詳述，故也被稱為Fehr斑點狀營養不良。MCD發病率在近年來有上升趨勢[2]。據報道，相比于美國，它在印度南部更為流行[3]，而在沙特阿拉伯[4]和冰島，由基因因素引起的MCD發生率則更高，并且主要以遺傳為主，而基因突變的發生率較小[5]。有研究者發現在MCD中，角膜基質的角化細胞內有異常糖胺聚糖(GAGs)的積累[6]。由于MCD是一種常染色體隱性遺傳疾病，故其發病時間一般較早，在中年時期才出現嚴重的視力缺失。從印度南部報告的研究中發現臨床癥狀發作年齡為13～49歲，絕大多數人在青少年時期就開始發病[7]。

1發病機制與病理變化

MCD作為一種遺傳性疾病，其酸性粘多糖的代謝局限于角膜成纖維細胞[5]。PAS染色顯示角膜細胞胞漿中大小液泡的酸性粘多糖物質染色呈陽性，這表明由于生物合成障礙,MCD角膜基質內沉積的物質為酸性黏多糖；病變角膜成纖維細胞培養、溶菌酶分析、生化分析和GAGs合成動力學研究等表明，MCD是由于患眼的角膜硫酸角質素(KS)合成減少所致。而用吖啶橙和其他的異色染料進行的組織化學研究發現，MCD病變角膜在GAGs中有明顯的染色作用[8]。因此MCD患者角膜混濁可能不僅僅是由于KS不足引起的,其他黏多糖的異常沉積亦可能干擾膠原纖維的正常排列從而導致患者視力障礙。Klintworth等發現，用正常人的角膜成纖維細胞和MCD外植體培養的角膜成纖維細胞與35-S硫酸鹽標記的GAGs圖譜進行比較，發現在MCD患者中的角蛋白分子是未硫酸化的[7]，而在角膜上皮、Bowman膜、基質、角質細胞、Descemet膜和正常角膜內皮細胞中均發現了硫酸角質素[9]。由于異常的硫酸化，角蛋白分子不能被代謝[10]并在細胞外基質中沉淀。有研究者認為硫酸化的KS合成缺陷是導致角膜混濁，最后失明的原因[11]。同時已有證據表明由于膠原纖維較小，纖維之間間距也減小了[12],這些因素導致MCD患者的角膜透明度下降。目前尚不清楚超微結構的變化是均勻地分布于基質，還是存在于基質特定的深度。

2遺傳基礎

Bücklers等在1938年證實MCD(GroenouwⅡ型)為隱性遺傳，他研究了12個遺傳性角膜營養不良家系，并確定顆粒性角膜營養不良(GroenouwⅠ型)是符合孟德爾遺傳定律的[13]。在一項關于冰島人和美國家庭的研究中，研究者發現染色體上的一個位點(16，16q22 D16S518)與MCD有關，并證實了CHST 6的突變可致MCD[7]。CHST 6編碼一種名為N-乙酰氨基葡萄糖-6-磺基轉移酶(C-GlcNAc6ST)的酶，這種酶負責角蛋白分子的正常硫酸化，使角膜正常發育。它有4個外顯子，第3外顯子包含基因的編碼部分，因此其突變與MCD有關[2]。MCD-Ⅰ被證明是由于錯義突變而發生的，而在MCD-Ⅱ中，有報告稱CHST 6和CHST 5之間存在缺失和重排現象[1]。有研究表明，在測序分析時發現CHST 6位于CHST 5下游約30kb的同一方向，這兩個基因在編碼區、非翻譯區和上游區域是高度同源的，這表明CHST 5和CHST 6是由基因復制而產生的[14]。基因組研究描述了CHST 6在不同種族中的突變類型，對印度南部70例MCD患者的研究表明，大多數患者存在純合子錯義突變，然而在一些患者中，編碼區域本身沒有發現突變，而是存在上游的缺失[5]。對中國人群的研究發現，19個家系中有6個家系存在純合子突變，而其他家系則表現出等位基因的異質性，有錯義突變、無義突變和移碼突變等類型。Q298X突變是在中國人口中所發現的新突變[1]。在英國、韓國、南非和捷克共和國等不同研究人群中進行的其他分子學分析也發現了CHST 6基因的新突變，從而擴大了MCD的突變譜。

3免疫表型

最初，人們認為硫酸角質素的這種反常代謝僅限于角膜。然而，用抗硫酸角質素單克隆抗體進行ELISA檢測發現，MCD患者血清中硫酸角質素含量減少[15]。Thonar等[16]分析了MCD患者的耳軟骨，并證實MCD患者角膜和軟骨組織中硫酸角質素濃度是降低的。這表明MCD是硫酸角質素代謝紊亂的一種表現。根據硫酸角質素在血清和角膜中的分布情況，免疫分型研究發現，MCD-Ⅰ型、Ⅱ型兩種變異體在臨床上是難以區分的。

4臨床表現

MCD患者以角膜內進行性點狀混濁及中央角膜變薄為特征，從而導致雙側視力喪失。患者出現嚴重進行性視覺障礙往往發生在10～30歲，其中最常見的癥狀是視力下降。根據在角膜沉積的位置和密度的不同，視力的下降程度也有所不同。一項基于130只患眼的研究提示，患者的平均視力在1.1～1.3的對數視敏度范圍內[17]。周期性角膜糜爛也可引起畏光、角膜敏感度下降等癥狀[18]。裂隙燈檢查早期可發現在角膜基質中存在彌漫性間質混濁并伴有不規則白色沉積物的積聚，這可能是引起患者視力障礙的原因。這些區域通常位于在基質的前、后兩層。角膜前基質和上皮下的沉積物可通過改變角膜表面的輪廓而導致患者較為明顯的屈光不正，從而引起不規則散光。隨著病程的進展，Descemet膜過度的累及可能最終導致內皮失代償，患者會出現嚴重的視力障礙，此時則需要外科干預治療[19]。

5治療及預后

MCD若用藥治療無效，癥狀嚴重且影響正常生活，可行手術治療。穿透性角膜移植(penetrating keratoplasty，PKP)歷來是恢復視力最常用的手術方法，因為它相對安全并且能提供較好的視覺效果。研究報告顯示，患者最初感覺視力下降的平均年齡為28±3歲，首次接受PKP治療的平均年齡為41±4歲[20]。然而，在PKP術后的一系列復發和內皮細胞排斥以及移植后的內皮細胞丟失等并發癥的出現也不斷被報道[21]，PKP在去除全層角膜的同時也伴隨著可能發生的排斥反應[19]。Klintworth等[22]報道，在美國198例接受過角膜移植手術的患者中，有至少5例(2.5%)需要再次進行角膜移植術。另一項研究中，角膜移植術后有15%的患眼需要再次行穿透性角膜移植術，而角膜移植術與產生排斥反應需行二次手術之間的平均間隔為182mo(15.2a)[20]，而從角膜移植術到MCD復發的時間20mo～30a[23-25]。Marcon等[26]認為MCD患者隨著時間推移術后病變復發率逐漸增高。在手術與潛在復發之間的相當長的時間內，這些患者需要長期隨訪。

6手術治療

目前，手術治療仍為MCD最主要的治療方法。在各種手術方案的比較中，尤其是在治療過程中使內皮不受影響的情況下，部分厚度的角膜移植,如深板層角膜移植術(deep anterior lamellar keratoplasty, DALK),在MCD的治療中得到了很好的應用[27]。Unal等[28]報道了在接受過DALK治療的患者中，有75%的患者最終視力達到了20/60或更高。另有報道指出，2例MCD患者分別接受不同的治療后雙眼內皮細胞計數或視力無顯著性差異，其中1例用DALK治療，另1例用PKP治療[29]。然而，也有研究表明，與PKP相比，DALK術后內皮細胞丟失的進展更快[21]。研究發現PKP患者的矯正視力優于DALK組，但使用DALK的并發癥較少[30]。

迄今為止規模最大的一項(包括104例患者)比較PKP和DALK治療效果的研究表明，兩組治療在視覺和屈光恢復方面沒有顯著性差異。在所有報告的病例中，飛秒激光輔助的板層角膜移植術雖均顯示復發，但復發時間較PKP或DALK的延遲至少2a[31]。在MCD中，由于全層角膜均受到影響，PTK作為一種治療前角膜營養不良的技術而不是一種確切的治療手段，但它對反復角膜糜爛的患者有一定的作用。因為PTK是微創的，可以延緩MCD患者的手術治療需要。最近觀察到，使用PTK后立即使用絲裂霉素C治療可明顯延緩疾病的復發。9例患者中只有1例復發，且在術后22mo發生[32]。相反，一項研究觀察了4例在接受PTK治療后沒有使用絲裂霉素C的MCD患者，在平均13.5mo之內均報告了所有患眼的復發情況。由此可見絲裂霉素C作為輔助治療手段的效果十分顯著。

7基因治療及其他新的治療策略

由于許多角膜營養不良是由可識別的基因突變引起的，因此從理論上講，應用基因治療角膜營養不良是可行的。如今，微陣列技術已經發展起來，可以利用單核苷酸多態性(SNP)繪制基因組圖譜從而找出與疾病有關的確切基因。在基因鑒定后，用基因組PCR方法搜索CHST 5和CHST 6編碼區的突變，然后進行直接序列分析。下一步則是開發基因產物并將其傳遞給靶細胞。細胞特異性靶向基因的傳遞和整合是基因治療成功的關鍵[32]。在開發有效的基因干預治療角膜營養不良方面，目前還沒有類似于人類角膜營養不良的動物模型，這使得體內治療的測試變得困難。近期在關于Meesman角膜營養不良的研究中發現，攜帶siRNA的病毒載體有可能阻斷角膜緣上皮細胞中突變基因的表達[33-34]，TGFB1(轉化生長因子β1)相關的營養不良如晶格狀角膜營養不良I型表型曾使用過siRNA的治療方法[35]。siRNA的特異性和有效性是不可否認的，因為它們可以僅用一個核苷酸就能區分兩個不同的等位基因，這對許多顯性負性疾病的治療有意義。然而，MCD基因治療發展中最具挑戰性的部分是，雖然16號染色體上的CHST 6基因已被確認為引起MCD的原因，但有140個不同的基因突變。這就使得基因治療的靶點難以開發。

酶替代療法是另一種潛在的治療策略。有研究表明重組酶具有治療某些代謝紊亂的作用，包括角膜硫酸鹽。近年來，有人對小鼠粘多糖病(IVA)進行了長期酶替代治療研究。重組人N-乙酰半乳糖-6-硫酸鹽酶(GALNS)能清除體內積累的硫酸角質素，緩解部分骨病癥狀[36]。

8展望

DALK和PKP等均可作為治療MCD的治療方法，從而有效提高患者視力及生活質量。然而，手術治療后的復發仍然是目前需要解決的一個難題。酶替代療法作為一項潛在的治療方式，需更多實驗研究來論證。基因靶向療法可能是一種永久性的解決方案，但仍有待深入探究，進一步的研究方向應該是闡明CHST 6的突變，沉積物形成機制，以及基于基因治療的靶點及藥物開發之間的關系。