魏 歡，周善璧

(重慶醫(yī)科大學(xué) 附屬第一醫(yī)院 眼科， 重慶 400016)

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短篇綜述

干眼病理研究進(jìn)展

魏 歡，周善璧*

(重慶醫(yī)科大學(xué) 附屬第一醫(yī)院 眼科， 重慶 400016)

干眼是臨床上常見的慢性眼表疾病之一，主要以淚膜穩(wěn)定性下降和眼表組織病變?yōu)樘卣鳌I膜成分的改變、基于免疫的炎性反應(yīng)及神經(jīng)調(diào)節(jié)異常等是干眼發(fā)生和發(fā)展的重要因素。改變基因結(jié)構(gòu)已成為一種新的研究方向，計算機圖形處理技術(shù)和分子生物學(xué)檢測技術(shù)也逐步用于干眼的研究及診斷。

干眼； 病理研究

干眼(dry eye)是指各種原因引起的淚液質(zhì)和量異常或動力學(xué)異常導(dǎo)致淚膜穩(wěn)定性下降和眼表組織病變?yōu)樘卣鞯亩喾N疾病的總稱，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為干眼包括干眼病、干眼癥及干眼綜合征。主要以眼的干燥感、異物感、燒灼感、疲勞感和視力波動等為表現(xiàn)。由于出現(xiàn)干眼癥狀的患者逐漸增加，使本病也逐步成為關(guān)注的焦點。本文分別從分子病理、組織病理、影響干眼形成的基因、干眼病理研究的計算機圖形處理技術(shù)和分子生物學(xué)檢測技術(shù)等方面對干眼病理研究進(jìn)展做一綜合論述。

1 分子病理學(xué)研究進(jìn)展

目前認(rèn)為淚膜由脂質(zhì)層、水樣層和黏蛋白層3部分組成。脂質(zhì)層可分為磷脂為主的極性層和膽固醇酯及三酰甘油為主的非極性層。水樣層主要由主淚腺和副淚腺分泌的水樣成分構(gòu)成，其內(nèi)含有豐富的蛋白質(zhì)和鹽類等。黏蛋白層則主要由結(jié)膜杯狀細(xì)胞、結(jié)膜上皮和角膜上皮分泌的多種糖蛋白構(gòu)成。它們中任一物質(zhì)及相關(guān)物質(zhì)異常都可導(dǎo)致干眼發(fā)生。

1.1 生物大分子

1.1.1 脂類：研究表明淚液中包含超過600種脂質(zhì)，并發(fā)現(xiàn)膽甾醇硫酸(cholesteryl sulfate, CS)、O-酰基-ω-羥基脂肪酸(O-acyl-ω-hydroxy fatty acids)、各種鞘脂和磷脂的存在，且較瞼板含量明顯增多[1]，這些新脂質(zhì)的發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步明確脂質(zhì)層的組

成及淚膜模型提供了新思路，同時也為該類疾病診斷統(tǒng)一的指標(biāo)提供新線索。

1.1.2 蛋白質(zhì)：Orail家族蛋白在多種細(xì)胞類型中作為鈣內(nèi)流通道關(guān)鍵蛋白，淚腺腺泡細(xì)胞缺乏Orail將不進(jìn)行鈣內(nèi)流后毒蕈堿型受體激活，導(dǎo)致淚液分泌減少[2]，這表明Orai1-介導(dǎo)的鈣內(nèi)流在傳遞淚腺信號和發(fā)揮功能中起重要作用。

S100蛋白是只表達(dá)于脊椎動物的鈣結(jié)合蛋白質(zhì)，在某些炎性眼病如干眼病、干眼綜合征及瞼板腺功能障礙中S100A6、S100A8和S100A9含量升高[3- 4]，這表明S100蛋白可能參與了眼表炎性疾病的發(fā)生。同時S100A6、膜聯(lián)蛋白A1(ANXA1)、膜聯(lián)蛋白A11(ANXA11)、血清胱抑素-S(cystatin-S, CST4)和磷脂酶A2活化蛋白也被證實為區(qū)分干眼和瞼板腺功能障礙的5個高區(qū)分性生物標(biāo)記[5]，能更進(jìn)一步區(qū)分干眼形成原因。

樹突狀細(xì)胞來源的凝血酶敏感蛋白- 1(thrombospondin- 1, TSP- 1)是輔助T細(xì)胞- 17(helper T cells 17, Th17)介導(dǎo)的免疫反應(yīng)的重要誘導(dǎo)因素，轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)在生理激活下產(chǎn)生TSP- 1。TSP- 1KO(TSP- 1基因敲除)小鼠受到干燥應(yīng)力(desiccating stress, DS) 后角膜屏障破壞減少，杯狀細(xì)胞染色損失減少，結(jié)膜CD4+T細(xì)胞浸潤減少[6]。除此之外，表面活性劑作用蛋白D(surfactant protein D, SP-D)也被證實在干眼伴角膜上皮缺損情況下仍有防止角膜被感染的作用[7]。這些蛋白質(zhì)在干眼形成中的變化表明蛋白質(zhì)不僅是干眼發(fā)生的媒介同時也是干眼并發(fā)癥發(fā)生的關(guān)鍵。

1.2 細(xì)胞因子及相關(guān)受體

干眼是一種炎性反應(yīng)性疾病，通過寄居在眼表的炎性細(xì)胞激活炎性反應(yīng)通路，刺激Th細(xì)胞(輔助T細(xì)胞)產(chǎn)生細(xì)胞因子，打破正常眼表細(xì)胞因子平衡，造成眼表上皮病變。Th17的細(xì)胞因子白細(xì)胞介素- 17(interleukin, IL- 17)可破壞角膜上皮屏障[8]，Th1的細(xì)胞因子干擾素-γ(interferon, IFN-γ)可拮抗IL- 13、促進(jìn)細(xì)胞凋亡、促進(jìn)眼表上皮細(xì)胞鱗狀上皮化生及結(jié)膜杯狀細(xì)胞損傷[8- 9]。淚腺組織內(nèi)Treg細(xì)胞(調(diào)節(jié)性T細(xì)胞)/Thl7細(xì)胞失衡可能是淚腺持續(xù)性淋巴細(xì)胞浸潤，原有結(jié)構(gòu)破壞的原因之一。除細(xì)胞因子之外，細(xì)胞因子相關(guān)受體在干眼發(fā)生中也起重要作用。CCR6和CXCR3是分別在Th17和Th1細(xì)胞表達(dá)的趨化因子受體，當(dāng)CCR6 KO和CXCR3 KO小鼠暴露于DS下不發(fā)展為干眼[10]，這也為干眼病潛在的治療靶點提供新方向。

1.3 細(xì)胞信息傳導(dǎo)分子

干燥綜合征(sjogren’s syndrome, SJS)是一種慢性自身免疫性疾病，主要引起淚腺和唾液腺功能障礙。在SJS患者中抗蕈毒堿3型受體(anti-muscarinic type 3 receptor, a-M3R)抗體與a-M3R結(jié)合，可抑制水通道蛋白- 5(aquaporin- 5, AQP5)轉(zhuǎn)運到胞內(nèi)，導(dǎo)致SJS患者分泌功能障礙[11]。Notch受體是單次跨膜受體，且是糖基化修飾的細(xì)胞表面型通路受體之一。研究發(fā)現(xiàn)Notchl、Notch3和Jaggedl在整個結(jié)膜中表達(dá)，而Notch2和Deltal只在結(jié)膜表層表達(dá)，通過實時定量PCR測到干眼患者Notch1、Notch3和Jaggedl在Notch信號通路中的表達(dá)均低于正常人。這些信號傳導(dǎo)異常的情況表明它們可能參與了干眼的發(fā)生，但其所起到的重要性有待進(jìn)一步研究。

2 組織病理學(xué)研究進(jìn)展

組織病理學(xué)是借助顯微儀器等對組織學(xué)及細(xì)胞學(xué)進(jìn)行研究的一門學(xué)科，其具有可在活體獲得和可及時、準(zhǔn)確地對疾病做出病理診斷等優(yōu)點使它在基礎(chǔ)研究及臨床中被廣泛應(yīng)用。通過對眼表組織生理及病理的研究，可加深對干眼本質(zhì)的了解。在暗視野顯微鏡下通過觀察分析健康人干燥淚液的微形態(tài)學(xué)特性，總結(jié)出干燥淚液可能主要由四個獨特的區(qū)域組成，命名為區(qū)域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和過渡帶[12]。在活體共焦顯微鏡(invivoconfocal microscopic, IVCM)下非干燥綜合征型干眼(non-Sjogren dry eye, NSDD)患者角膜基質(zhì)淺神經(jīng)密度和數(shù)量較健康人更低，神經(jīng)纖維更短、更迂曲，神經(jīng)間寬度更大[13]。這些生理及病理的差異可進(jìn)一步完善干眼組織學(xué)診斷方式。而主淚腺組織移植到下瞼結(jié)膜得以存活，也為干眼癥治療提供一種可行的方法[14]。

3 基因結(jié)構(gòu)變化對干眼病理的影響

基因是含有特定遺傳信息的DNA片段，它可以編碼單個具有生物功能的產(chǎn)物，是控制生物性狀的基本遺傳單位。近年來由于對人類基因組的研究，研究干眼基因變化、使用基因靶向治療成為了一種新的發(fā)現(xiàn)疾病原因及治療和預(yù)防疾病的方法。

NMUC5AC蛋白是黏蛋白的重要成分，一種含有可編碼改良MUC5AC蛋白質(zhì)(pMUC5AC)的陽離子化明膠納米粒子(pMUC5AC-NPs)被制成，其在眼表組織能誘導(dǎo)改良的MUC5A表達(dá)，減輕炎性反應(yīng)，增加淚液生成，減少熒光素染色[15]。LACRITIN作為一種在淚液中有促進(jìn)基礎(chǔ)淚液和反射性淚液分泌、影響有絲分裂作用的淚液蛋白質(zhì)。在LACRITIN的3′端發(fā)現(xiàn)了罕見的人類密碼子，通過疏水殘基或鹽橋的誘變及消除稀有密碼子可增加LACRITIN蛋白質(zhì)表達(dá)[16]。

配對盒基因6(PAX6)編碼多向性的轉(zhuǎn)錄因子，引導(dǎo)胚胎期眼球形態(tài)形成的作用已被廣泛接受。PAX6反轉(zhuǎn)眼表角質(zhì)鱗狀上皮化的作用也證明了其對出生后眼球仍有作用[17]。

含SAM域的上皮細(xì)胞特異性的轉(zhuǎn)錄因子(SAM-pointed domaiepithelial-specific transcription factor, SPDEF)對老鼠的氣管支氣管和胃腸道上皮杯狀細(xì)胞分化至關(guān)重要。在SPEDFKO小鼠的結(jié)膜上皮細(xì)胞行微陣列分析發(fā)現(xiàn)杯狀細(xì)胞的特異性基因(MUC5AC,TFF1,GCNT3)表達(dá)減少，角質(zhì)化基因(TGML,SPRR2H)和促炎基因(IL1-α,IL- 1β,TNF-α)表達(dá)增多，上皮細(xì)胞分化得到促進(jìn)，由此可得出SPEDF也是結(jié)膜杯狀細(xì)胞分化所必需的[18]。

4 計算機圖形處理技術(shù)在干眼病理研究中的應(yīng)用

計算機圖形處理技術(shù)已成為眼科學(xué)基礎(chǔ)研究及診療過程中不可或缺的部分。當(dāng)前針對干眼的臨床檢查方法很多，如: 檢測淚液的量、物理特性和穩(wěn)定性等。但大多需與臨床醫(yī)師的經(jīng)驗相結(jié)合，缺乏客觀性及可記錄性。紅外熱像儀是一種眼部熱成像儀器，可以用來區(qū)分眼部炎性條件和非炎性條件，也可用于評估干眼綜合癥和其他眼表疾病[19]。傅立葉域光學(xué)相干斷層掃描(fourier-domain optical coherence tomography, FD-OCT)的數(shù)學(xué)模型和淚膜數(shù)學(xué)模型是使用最大似然(Maximum-likelihood, ML)估計量解釋OCT數(shù)據(jù)，它可做到納米精度的估計[20]，這或許有望成為檢測淚膜各層厚度的工具。超高分辨率光學(xué)相干斷層掃描用一個完全自動化的算法評估淚膜厚度，可重復(fù)測量淚膜[21]。新型眼前節(jié)部分光學(xué)相干斷層掃描(anterior segment optical coherence tomography, AS-OCT)成像，使角膜上皮在整個角膜地形上三維成像，并可測量出角膜上皮厚度[22]，亦可成為干眼患者及疑似病例診斷的臨床指標(biāo)。以上檢測技術(shù)彌補了目前干眼檢查方法的不足，并且具有人性化、可重復(fù)性及直觀性等特點。

5 分子生物學(xué)檢測技術(shù)在干眼病理研究中的應(yīng)用

干眼的發(fā)病機制中涉及到包括生物大分子在內(nèi)的多種物質(zhì)的變化，通過生物學(xué)技術(shù)檢測其在干眼患者中的變化規(guī)律，可更好的了解干眼的病理過程，并對診斷及治療起指導(dǎo)作用。包括同位素標(biāo)記相對和絕對定量，納米液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀和高分辨率質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)驗證特定的蛋白質(zhì)等蛋白質(zhì)組學(xué)分析技術(shù)，可驗證干眼患者淚液中蛋白質(zhì)變化情況[4]。綜合的脂類組學(xué)方法可分析人淚液脂質(zhì)成分變化[1]。結(jié)膜印跡細(xì)胞學(xué)則可用于結(jié)膜表面細(xì)胞來源的RNA收集，利于干眼重要基因表達(dá)的趨勢研究[23]。

6 問題和展望

雖然目前對干眼發(fā)生的各方面原因均有研究，但多數(shù)研究處于基礎(chǔ)研究階段，且只是對疾病原因的局部研究，缺乏對干眼形成原因連續(xù)性的觀察。參與干眼發(fā)生的脂類、蛋白質(zhì)、細(xì)胞因子種類繁多，但缺乏特異性的種類，找到可作為該類疾病診斷特異的指標(biāo)是下一步需要努力的方向。與此同時，當(dāng)前用于干眼診斷的檢查方法不斷出現(xiàn)，但由于儀器較昂貴或操作復(fù)雜大多數(shù)尚未廣泛應(yīng)用，仍需進(jìn)一步改進(jìn)。

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Progress of the pathological study of dry eye

WEI Huan, ZHOU Shan-bi*

(Dept. of Opthalmology, the First Affiliated Hospital of Chongqing Medical University, Chongqing 400016, China)

Dry eye is one of the common chronic disease of ocular surface characterized by the stability of tear film decrease and ocular surface lesion. The change of tear film and the inflammatory reaction which based on immune and the neural regulation abnormality are the important factors in the occurrence, development of dry eye. Alterations in gene structure has become a new research direction, also computer image processing techniques and detection techniques of molecular biology gradually have been applying in research and diagnosis of dry eye.

dry eye; pathological study

2014- 04- 28

2014- 06- 22

1001-6325(2015)01-0130-04

R36

A

*通信作者(corresponding author)：zhoushanbi@aliyun.com