咖啡因攝入對健康成年人淚膜動力學的影響

王怡欣，黃麗，吳護平，李程

(1.廈門大學眼科研究所，廈門附屬眼科中心，福建 廈門 361102；2.福建省眼科學與視覺科學重點實驗室，廈門大學醫學院，福建 廈門 361102)

干眼是一種多因素眼表疾病，其特征為淚膜的體內平衡失調，并伴有眼部癥狀，包括炎癥、損傷和神經性異常。在過去的30年中，全球對干眼的認識大大提高。各種生活方式因素均會影響干眼癥狀，例如，人們普遍認為大量攝入咖啡后，其中咖啡因的利尿作用是導致干眼的危險因素，但是攝入咖啡因反而會增加淚液分泌，以減輕干眼癥狀。然而，目前僅極少數研究探索了咖啡因與淚液分泌之間的關系，且尚未有定論。

咖啡因是1,3,7-三甲基黃嘌呤，是天然存在的化合物，屬于稱為黃嘌呤生物堿的化學物質家族，是藥理學上最常用的藥物之一。在巧克力、可樂飲料、咖啡、茶、可可等多種食物中均有它的影子?？Х纫蛟隗w內的作用與其攝入劑量有關，低劑量對身體各系統的影響微弱，高劑量則作用顯著。咖啡因具有刺激精神活動、升高血壓、加速心率、松弛平滑肌、利尿、中斷睡眠等效果?？Х纫蚩梢杂绊懮窠浵到y，淚腺分泌的水性淚液也受到咖啡因的影響?；诖?，本研究比較了正常人攝入咖啡因前后的淚液成分及淚膜功能的改變，旨在發現短期內攝入大量咖啡因對淚液分泌的作用。

1 對象與方法

1.1 對象

本研究為單中心、前瞻性研究，招募12名健康志愿者，男女比例為1:1，年齡20～30歲，體重指數(body mass index，BMI)為20～25 kg/m2。受試者均需填寫眼表疾病指數量表(Ocular Surface Disease index，OSDI)。納入標準：通過醫學訪談和體格檢查以及正常的實驗室篩查測試以評估受試者的健康狀況；無全身性疾病、眼科手術或干眼癥狀。受試者沒有使用任何藥物或滴眼劑；參與實驗人群沒有任何其他與咖啡因相關的不適癥狀。此外，所有受試者都無長期飲用咖啡的習慣。

受試者體重為44～90 kg，每位參與者按自身體重攝入5.0 mg/kg的咖啡因，因此，每個參與者的咖啡因攝入劑量為220～450 mg，均在生理承受范圍內。受試者在參與實驗1周前未攝入含咖啡因的任何飲料，以確保此前攝入的咖啡因被完全代謝，并防止任何可能的殘留效應。4 d足夠使人體內的咖啡因完全代謝，1周的緩沖時間可以徹底清除人體內咖啡因的殘留。咖啡因的半衰期為2.5～ 6 h，攝入后135 min (2.5 h)濃度開始下降。因此，2 h后，咖啡因的作用效果可能降低。

本研究經廈門大學眼科研究所醫學倫理委員會審查并批準。同一位研究者對受試者在攝入咖啡因前后進行檢測。評估淚膜破裂時間、淚河高度、平均脂質層厚度、眼壓和Schirmer I試驗。受試者在下午2點進行攝入前檢測，攝入含咖啡因飲品后(咖啡因攝入量/體重=0.5 mg/kg)2 h進行同樣檢測，期間無進食，無使用眼藥水，無其他可能影響淚膜的活動。

1.2 方法

1.2.1 裂隙燈檢查

使用裂隙燈顯微鏡照相系統(BQ900IM9900，瑞士HAAG-STREIT公司)對受試者進行眼前節觀察、評估和照相記錄。囑受檢者坐于顯微鏡前，將下頜放置在頜托上，前額緊貼額帶，目光平視正前方指引燈的燈源處，檢查者調整焦距至受試者角膜清晰地呈現在配套的照相設備中。在10倍鏡下拍攝受試者攝入咖啡因前后角結膜圖像，用于觀察淚膜、角膜形態、結膜充血情況等變化。

1.2.2 角膜熒光素染色評分

在裂隙燈下用16倍鏡觀察在鈷藍光照射下的角膜，以角膜中央瞳孔中心為原點建立坐標軸，包括鼻上側、鼻下側、顳上側、顳下側，分別評估角膜4個象限的熒光染色情況并給每個象限染色情況計分：無著色為0分，輕度點狀著色為1分，中度著色為2分，重度或片狀大面積著色為3分。綜合總計為最后角膜熒光染色結果最后得分。

1.2.3 眼壓

采用非接觸式眼壓計(NCT，日本Topcon公司)來測量患者眼壓。囑患者睜眼保持靜止，使用非接觸式眼壓計，反復測量3次后取平均值。

1.2.4 淚河高度和淚膜破裂時間

使用Keratograph 5M眼表綜合分析儀(德國Oculus公司)進行淚河高度和淚膜破裂時間的無創測量。首先捕獲下淚液膜的圖像，并使用積分尺在每個對象中測量淚河高度。通過測試淚膜在紅外線中的破裂來記錄淚膜破裂時間。閃爍2次后錄制淚膜破裂時間圖像，直到主體再次閃爍，取 3次平均值。Keratograph 5M提供了2個淚膜破裂相關參數：淚膜第1次破裂的時間和25 s內所有區域的平均破裂時間。因此，平均淚膜破裂時間高于淚膜第1次破裂時間，并在本研究中納入使用。

1.2.5 平均脂質層厚度

以LipiView干涉儀(美國TearScience公司)來測量淚膜脂質層厚度。干涉色顏色評估是以干涉色單位(interference color unit，ICU)進行的，1 ICU相當于1 nm。自動分析20 s內的平均LLT，同時記錄了20 s內部分閃爍的頻率。

1.2.6 Schirmer I試驗

對受試者進行Schirmer I試驗以評估攝入咖啡因前后受試者的眼淚量。將濾紙(中國天津的金明有限公司)在每個下眼瞼內放置5 min，并記錄紙吸收的水分量作為衡量產生的淚液量。

1.3 統計學處理

采用SPSS 21.0統計學軟件進行數據分析，采用GraphPad Prism 7.0(GraphPad Software,Inc.)進行圖表分析。Wilcoxon符號秩檢驗和對照t檢驗用于比較淚膜和眼表變化。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

本研究通過對照t檢驗對測得的實驗組和對照組數據進行統計分析，圖1為裂隙燈觀察結果，圖2列出了與各干眼參數的分析結果，攝入咖啡因后受試者淚河高度和淚膜破裂時間均增加，眼壓在生理范圍內上升，淚液分泌量整體改變小，淚液成分中平均脂質層厚度下降。提示受試者攝入咖啡因后的淚液分泌比攝入咖啡因前淚液分泌增多，即咖啡因可增加淚液的產生，但降低了淚液中脂質含量。

圖1 攝入咖啡因前后裂隙燈觀察及角膜熒光染色結果Figure 1 Slit lamp observation and corneal fluorescence staining results before and aft er caffeine intake

圖2 志愿者攝入咖啡因前后的檢測參數結果Figure 2 Parameter results before and aft er caffeine intake

3 討論

咖啡因是目前為止使用最廣泛的精神活性物質，對淚膜動力學有一定的影響[1-2]。Chia等[3]在澳大利亞發表的一項研究表明咖啡因的攝入不是干眼的重要危險因素。其中，在長期咖啡因攝入者中，13%的患者患有干眼，而在無咖啡因攝入者中，17%的患者患有干眼[4]。研究[5-6]表明：在一定范圍內適度攝入咖啡因是安全的。但經常攝入咖啡因會增加罹患各種全身疾病的風險?？Х仁浅扇酥锌Х纫虻闹饕獊碓?，本研究通過自身對照試驗精確地量化了咖啡因的攝入量，發現大量攝入咖啡因對淚液分泌的影響。

咖啡因的攝入是個長期累積的慢性過程，為明顯觀察到咖啡因對人體眼部的作用和影響，本研究在生理范圍內給予受試者大劑量攝入，旨在放大咖啡因短時間內的作用效果便于觀察，并且在安全范圍內探討咖啡因的作用，這是一種能得到直觀結果的全新的嘗試。各研究觀察到的咖啡因對淚液分泌的影響機制尚不清楚[7-9]。因此，本研究在合理范圍對潛在的機制進行了假設?？Х纫蚴且环N非選擇性競爭性腺苷拮抗劑，會增加副交感神經通路的神經遞質乙酰膽堿的水平[10]。乙酰膽堿主要作用于淚腺，通過1,4,5-肌醇三磷酸/Ca2+/二?；视鸵蕾囆孕盘栟D導途徑，它會刺激毒蕈堿受體和G蛋白，從而導致細胞內鈣濃度的上升和激活Ca2+/鈣調蛋白蛋白激酶，可磷酸化特定蛋白以激活頂膜和基底膜中的離子通道。這會導致電解質、水和蛋白質的分泌，因此刺激了淚液的分泌。像其他甲基黃嘌呤一樣，咖啡因對3,5-環的抑制作用核苷酸磷酸二酯酶(cAMP-PDE)2也可以解釋其對淚腺有刺激作用。這種cAMP-PDE可以將cAMP酶降解為非環式單磷酸腺苷，因此，抑制磷酸二酯酶可延長cAMP的生物半衰期[11-13]。

本研究的主要局限性與設計時的樣品選擇有關。首先，本研究僅選擇了健康人群進行檢測，不包括具有輕度癥狀的患者；其次，這項研究是一項橫斷面研究，無法定義兩者之間的因果關系。同時受試者有年齡和基礎健康情況的篩選，樣本量較小，不能完全代表一般人群，并且參與者的淚液分泌正常，從而可推斷出對一般人群的發現，但不確定咖啡因對于其他年齡段受試者是否也會產生類似的效果。此外，對咖啡因的耐受性可能還會影響本研究的結果，因為已知咖啡因耐受性會影響某些咖啡因的生理作用，例如利尿作用和影響腮腺分泌物[14-15]。另外，Schirmer I試驗可作為淚液分泌的臨床指標，但仍有一些局限性，包括可重復性低等。而且該測試的靈敏度較低，并且該檢測固有的局限性包括受試者在沒有麻醉的情況下會有反射性淚液分泌等。

綜上所述，在健康的無干眼癥狀的受試者中，口服攝入咖啡因可以刺激淚液分泌。未來需進行重復研究，使用大量樣本，進一步進行淚液成分的蛋白質組學分析，以重復穩定的實驗結果探究其機制，為干眼的治療方式提供參考。