膠原交聯(lián)技術角膜疾病的原理及適應證

　　膠原交聯(lián)技術（collagen crosslinking，CXL）是近十幾年來眼科界在上具革命性的一種新技術，圓錐角膜發(fā)病率在世界上約為1/2300，中國大約有100多萬患者，既往該病沒有好的方法，患者到了晚期只能進行角膜移植，并發(fā)癥及費用較高。膠原交聯(lián)技術早先起源于歐洲，于1997年由Spoerl和Seiler報道，2003年報道了圓錐角膜臨床結果，現(xiàn)已有十幾年的應用歷史，改變了圓錐角膜患者的方法和生活質量，臨床效果非常好。其主要原理是將核黃素滲透到角膜基質內，然后通過波長370 nm的紫外線照射使膠原纖維之間的發(fā)生化學交聯(lián)，從而加強角膜的抗張力。其原理中有幾個值得注意的問題：

　　1. 核黃素是光敏劑，經(jīng)紫外線照射后處于高活性狀態(tài)，根據(jù)氧的多少可產生自由基或高活性的單線態(tài)氧（oxygen singlets），然后激活一系列光化學交聯(lián)反應。

　　2. 后續(xù)的交聯(lián)反應詳細過程有幾種學說，主要學說有：單線態(tài)氧激活賴氨酰氧化酶通路，賴氨酸氧化酶可以將某些特定氨基酸的氨基轉化為醛基，這些基團既可以和鄰近的醛基自發(fā)地發(fā)生醇醛縮合反應，也可能與氨基酸的ε-氨基發(fā)生反應并產生共價鍵，并形成醛亞胺（aldimine）交聯(lián)。

　　3. 也有研究認為單線態(tài)氧并不通過賴氨酰氧化酶誘發(fā)交聯(lián)，而可能是通過另外的三個機制：①產生瞇唑啉酮，它可黏附于諸如組氨酸分子上并形成新的共價連接；②細胞外基質中內生羰基的生成可在該位置交聯(lián)；③核黃素分子自身退化并釋放2,3-丁二酮，而2,3-丁二酮可與基質蛋白中的內生羰基相互作用。

　　4. 交聯(lián)反應還會使膠原纖維增粗，并增強對各種膠原酶和蛋白酶的抵抗力。

　　對于膠原交聯(lián)原理的進一步研究，有助于進一步改進膠原交聯(lián)方法，提高臨床，減少可能的并發(fā)癥。

　　關于膠原交聯(lián)的適應證，目前比較公認和確切的包括各種角膜擴張性疾病，如圓錐角膜、球形角膜、透明性邊緣性角膜變性、角膜屈光手術后繼發(fā)圓錐等。還有感染性角膜炎、大泡性角膜病變也有一定。與傳統(tǒng)的角膜移植手術相比其主要的優(yōu)勢就是簡單有效，并發(fā)癥少。而且在大部分情況下膠原交聯(lián)可以阻止圓錐角膜的發(fā)展，無需手術。

膠原交聯(lián)技術術后的角膜生物學反應

　　CXL膠原交聯(lián)技術術后的角膜生物學反應主要有以下幾項：

　　1. 角膜基質組織在CXL之后即刻與數(shù)月后的應力-應變的測量值明顯提高。

　　2. 基質組織在CXL后同時也具有了對酶消化作用更強的抵抗力，且增加程度與UVA照射強度有一定相關性。CXL后角膜基質對基質金屬蛋白酶的抵抗力也增加，特別是亞型MMP-1,2,9和13，同時在CXL后也發(fā)現(xiàn)了膠原退化和富含亮氨酸的蛋白多糖。CXL對保護膠原及蛋白多糖免于MMP裂解很可能在防止圓錐角膜及其他類型角膜擴張性病變的機制中發(fā)揮了重要作用。

　　3. 膠原纖維直徑的增加。

　　4. 基質水和作用降低。

　　5. CXL后的角膜I型膠原電泳形態(tài)也發(fā)生改變，會出現(xiàn)額外的分子大小約1000 kDa的條帶，對硫基乙醇，熱和蛋白酶均抵抗。

　　6. 在角膜前部基質（250~300 μm）的基質細胞會發(fā)生凋亡。在CXL幾周后，新的、被激活的角膜基質細胞會從邊緣向中部遷移。CXL引起細胞損傷的修復機制以及向結構和細胞的轉化可以持續(xù)到36個月。

　　7. CXL后上皮下神經(jīng)叢有明顯形態(tài)學改變。

　　這些生物學改變與并發(fā)癥有一定的關聯(lián)性。CXL之后的并發(fā)癥很少，但是也有一些個案報道。這些并發(fā)癥包括haze，感覺減退，感染性和非感染性角膜炎，角膜緣干細胞損傷，內皮細胞損傷等。

如何減少膠原交聯(lián)技術的并發(fā)癥

　　要較大程度地減少CXL的并發(fā)癥需要特別注意從以下幾方面：①膠原交聯(lián)的并發(fā)癥之一就是角膜感染、疼痛。這主要發(fā)生在刮除上皮的經(jīng)典方法（epi-off）。另外與術后戴角膜繃帶鏡以及局部應用糖皮質激素有一定關系。要減少這一并發(fā)癥，可以改用不刮除上皮的改進方法，或常規(guī)應用抗生素眼水等措施；②二、并發(fā)癥是haze，這與后的細胞凋亡、再生、炎癥等有關。但是也多發(fā)生在去上皮的方法，不過大部分會在后1年內消失或減輕；③角膜感覺減退與上皮下神經(jīng)受損有關，但是也可以逐漸恢復；④角膜緣干細胞損傷，更多的發(fā)生在透明性邊緣性角膜變性病例，時紫外線會損傷局部干細胞，應該在照射時遮蓋保護角膜緣部位；⑤角膜內皮損傷很少見，只要以保角膜厚度在400 μm以上，紫外線不會達到內皮細胞造成損傷。但是如果術中因為長時間暴露角膜造成角膜脫水變薄，要多加注意。對于一些較薄的病例，可以采取術中低滲液制造角膜水腫或不去上皮的方法。

開展膠原交聯(lián)技術的經(jīng)驗、成果和進展

　　CXL盡管在國外已經(jīng)應用于臨床十幾年了，也得到了認同，但是為了提高，新的方法一直在不斷探索。包括縮短時間、提高核黃素滲透效率等，還有很多不同于核黃素的新試劑在實驗中。另外該技術尚未正式引進到我國臨床應用，估計近期會得到批準。由于這些原因，我們在愛爾眼科研究所開展了有限的臨床觀察。

　　我們的研究小組主要觀察不去上皮的膠原交聯(lián)方法的臨床效果。采取特殊的核黃素增滲劑，短時間脈沖照射的方法。不去上皮并發(fā)癥少，而增滲劑會提高，降低上皮屏障對的影響，而且可以角膜更薄的病例。脈沖照射的方法，為局部增加氧氣，會增強交聯(lián)反應效果。我們應用共焦顯微鏡、眼前節(jié)OCT、地形圖等初步觀察，發(fā)現(xiàn)該方法術后不適感輕微，未發(fā)現(xiàn)感染等并發(fā)癥。觀察期內病變穩(wěn)定，沒有進展，但是長期有待觀察。