人眼玻璃体基底-视网膜界面超微结构与锯齿缘解离

刘 炯 张 培 马志中

锯齿缘解离是一类特殊的在锯齿缘发生并以锯齿缘为中心的视网膜裂孔[1],表现为在玻璃体纤维与视网膜和睫状上皮牢固粘连的锯齿缘区域出现的视网膜或视网膜和睫状上皮一起从视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)或脉络膜表面环形裂开或脱离。

玻璃体基底-视网膜界面是玻璃体与视网膜粘连最紧密的部位,即使在病理改变或受到严重眼外伤时仍不能分离,这种特性具有重要的临床意义[2]。眼外伤或其他因素可引起基底部玻璃体牵引、玻璃体基底撕脱,从而导致锯齿缘解离、视网膜裂孔和视网膜脱离。本研究通过对锯齿缘解离患者术中所获标本及眼库眼球标本超微结构的观察,研究人眼玻璃体基底-视网膜界面的连接方式,探讨其在锯齿缘解离发生中的作用机制。

1 材料与方法

1.1 材料 4例锯齿缘解离患者标本均于玻璃体切除术中获得,其中女 1例,40岁,因息肉样脉络膜血管病变(polypoidal choroidal vasculopathy,PCV)导致广泛视网膜下出血、锯齿缘解离接受手术;另 3例患者为男性,分别为 7岁、29岁、38岁,均因外伤性锯齿缘解离接受手术。10例新鲜眼库眼球标本,来自北京大学第三医院眼科中心眼库,去除角膜用于角膜移植,其余部分立即取材制备研究标本。供体均为男性,年龄25～69岁(平均48岁),眼别及眼病情况不详。

1.2 标本制备方法 患者标本于玻璃体切除术中选取复位无意义的锯齿缘解离区,以显微视网膜剪将残留玻璃体皮质及与之粘连的视网膜剪取并取出。新鲜眼库眼球标本,去除虹膜及晶状体,行开放式玻璃体切除术切除中央部玻璃体,将残留玻璃体皮质及与之粘连的视网膜从脉络膜上剥离,分别选取锯齿缘区域玻璃体基底-视网膜标本及赤道附近避开视网膜大血管区域的玻璃体-视网膜标本(作为对照),充分展平,制成2 mm×2 mm标本,立即投入4℃体积分数为 2.5%戊二醛磷酸缓冲液固定,4℃冰箱保存。

1.3 电镜标本制备 将上述标本用0.1mmol·L-1锇酸固定 2 h后;随后用体积分数分别为 50%、70%、90%、100%的丙酮梯度脱水各 3次,每次 15 min;Epon 812包埋,聚合;对标本包块行半薄切片,光镜观察定位,对选定部位行超薄切片;饱和醋酸双氧铀及枸橼酸铅电子染色。JEM 1230型透射电子显微镜(日本JEOL公司)观察、照相。

2 结果

2.1 术中及取材过程所见 在对锯齿缘解离患者行玻璃体切除术时观察到,患者的玻璃体基底部与其下的神经视网膜及RPE紧密粘连,一同从脉络膜表面被撕脱下来,形成锯齿缘解离,呈“花冠状”垂入玻璃体腔,而其下方的脉络膜结构直接暴露出来,与周围有PRE覆盖的区域形成明显对比(图1)。另外在对眼库眼球标本进行取材的过程中也观察到,锯齿缘区域的玻璃体基底与其下的神经视网膜及RPE紧密粘连,难以分离,在解离的同时有大片的RPE细胞随之被拖拽下来(图2)。这与一般意义上的视网膜脱离(即视网膜神经上皮层与RPE分离)明显不同。

2.2 超微结构观察结果 对标本行电镜观察发现,远离锯齿缘区域的视网膜内界膜(internal limiting membrane,ILM)完整、连续,平均厚度1～2μm,其玻璃体面平滑,可见纤细的玻璃体纤维与之平行排列,玻璃体与视网膜连接疏松、易于分离。而在接近锯齿缘区域的ILM逐渐变薄,向前连续于睫状体内界膜,并与基底部玻璃体融合,ILM逐渐出现缺失、连续性中断。到锯齿缘区域,ILM逐渐消失。在锯齿缘前后的玻璃体基底部,玻璃体纤维较其他部位明显粗大、密集,成束状、发辫状、编织状分布,构成密集的网络结构,相互交错,垂直地突破并穿过 ILM,与其下的Mǜller细胞脚板形成紧密连接(图3)。

电镜下可见,在锯齿缘部,RPE细胞变大,形状变得不规则,内核层与外核层变薄,最后融为一层。神经节细胞稀疏,与神经纤维层混为一层,在距离锯齿缘0.5～1.0 mm处终止并消失,神经胶质增多。在此区域,视网膜光感受器细胞变短,数目减少,形状变得不规则,细胞间隙增大,可见密集的玻璃体纤维插入细胞间隙,部分甚至达到 RPE细胞层,与RPE细胞产生连接(图 4-图 5)。同时,我们还观察到形成玻璃体基底部的玻璃体纤维插入睫状体扁平部的无色素上皮基底层,形成玻璃体皮质与睫状体扁平部的紧密连接。

Figure 1 Peripheral ocular fundusof oraserrata dialysis through the contact lens during vitrectomy.Large piece of RPE cellswere adhered to the nerve retina tightly,and were torn away with it.Choroid beneath them was exposed(arrow) 锯齿缘解离患者术中角膜接触镜下所见,大片RPE随神经视网膜被撕脱,暴露下方脉络膜(箭头处)

Figure 2 Lightm icroscopy showed that large pieces of RPE cells were torn with retina in the ora serrata area during the preparation of the specimens(arrow,×4) 光镜下显示,眼库眼球取材过程中,锯齿缘处大片RPE随视网膜被撕脱下来(箭头处,×4)

Figure 3 Transm ission electron microscope showed the concentrated vitreous fibers penetrated through the defects in the internal lim itingmembrane andmerged with the plaques ofmǜller cells or passed into“crypts”within the cellular layers,which formed the tight conjunctionsof the vitreous base-retinalinterface(arrow,×30 000) 电镜下显示,玻璃体基底-视网膜界面处,ILM出现缺失,密集的玻璃体纤维垂直地穿过ILM,与其下的Mǜller细胞脚板形成紧密连接(箭头处,×30 000)

Figure 4 Transm ission electron microscope showed that thickened vitreous fibers penetrated through the cranny of photoreceptor cells and attached to the surface of RPE cells(arrow,×3 000) 密集的玻璃体纤维插入光感受器细胞间隙,部分甚至达到 RPE细胞层,与RPE细胞产生连接(箭头处,×3 000)

Figure 5 Transm ission electron m icroscope showed that vitreous fibers penetrated through the cranny of photoreceptor cells and attached to the surface of RPE cells(arrow,×8 000) 玻璃体纤维插入光感受器细胞间隙,部分甚至达到RPE细胞层,与RPE细胞表面产生连接(箭头处,×8 000)

另外,在玻璃体基底-视网膜界面的ILM处我们还观察到电子密度高的“类半桥粒”样结构的紧密连接方式。表现为在Mǜller细胞脚板与ILM结合处Mǜller细胞胞浆内聚集的高电子密度的致密斑,以及与之相连的密集的玻璃体纤维,这与成熟的半桥粒形态非常类似,而在其他区域未见有类似的结构(图6)。

3 讨论

锯齿缘解离最早由Leber[3]在1882年所描述。1932年,Anderson[4]将其命名为“dialysis”(解离)。“dia”意为“分离”,“lysis”意为“脱位”。其最常见的发病原因为严重眼部钝挫伤。

本研究中在对锯齿缘解离患者行玻璃体切除术及对眼库眼球标本取材的过程中均观察到,锯齿缘区域的玻璃体基底与其下的神经视网膜紧密粘连,难以分离,在解离的同时有大片的RPE细胞随之被拖拽下来,暴露出其下的脉络膜,如同树根被拔起时连带出大团泥土。这与一般意义上的视网膜脱离(即视网膜神经上皮层与 RPE分离)不同。我们认为,此种情况的发生必然与锯齿缘处的玻璃体基底-视网膜界面的结构和状态密切相关。

Figure 6 Transm ission electron m icroscope showed the structure sim ilar to the hem idesmosome at the vitreous basement-retinal interface(arrowed,×40 000) “类半桥粒”样结构(箭头处,× 40 000)

锯齿缘处的玻璃体基底-视网膜界面是周边眼底的一个非常重要的结构,由玻璃体胶原纤维、ILM以及Mǜller细胞的脚板所组成[5]。近年来的一些研究表明[6-11],此界面的状态与许多玻璃体视网膜疾病的发生、发展有着不可分割的联系。本研究中我们观察到锯齿缘处的玻璃体-视网膜界面的超微结构与其他部位不同:在远离锯齿缘区域的ILM完整、连续,玻璃体面平滑,纤细的玻璃体纤维与ILM平行排列,玻璃体与视网膜连接疏松,易于分离。而在接近锯齿缘区域的ILM逐渐变薄,出现缺失、连续性中断,在锯齿缘区域ILM逐渐消失。在此区域内,玻璃体纤维较其他部位更加粗大、密集,成束状、发辫状、编织状分布,构成密集的网络结构,纤维相互交错,垂直地突破并穿过ILM,与其下的Mǜller细胞脚板形成紧密连接。在锯齿缘部,视网膜感光细胞逐渐消失,细胞间隙增大,玻璃体纤维穿过细胞间隙,与RPE细胞紧密连接。同时,基底部的玻璃体纤维插入睫状体扁平部的无色素上皮基底层,形成玻璃体皮质与睫状体扁平部的紧密连接。我们认为,上述一系列的玻璃体基底-视网膜界面的紧密连接是引起锯齿缘解离的超微结构基础。

Ponsioen等[12-13]的研究也表明,在ILM破损处出现的玻璃体胶原纤维来自视网膜内。玻璃体基底胶原纤维垂直穿过ILM破损处,并与ILM的细胞面的胶原纤维网相融合,或穿入细胞层的“隐窝”[14],从而形成玻璃体基底-视网膜界面的紧密粘连。

临床研究发现锯齿缘解离的最常见原因为严重眼部钝挫伤[15-16],此外,也可是由于眼球穿通伤、脉络膜视网膜炎、某些增生性视网膜血管病变如晶状体后纤维增殖等导致的玻璃体膜收缩所致。创伤性锯齿缘解离的发生是由于钝挫伤力量打击眼球造成眼球在前后方向上被挤压,使赤道部突然扩张,而玻璃体不能随之进行足够的伸展,在玻璃体基底区有力的牵引下导致锯齿缘解离的发生。我们认为,在这一过程中,锯齿缘处玻璃体基底-视网膜界面超微结构的紧密连接方式起到了至关重要的作用,正是由于此种紧密连接导致了锯齿缘区的玻璃体基底与视网膜以及睫状上皮、RPE连接成一牢固的整体,难于分离,而一起从脉络膜面被撕脱下来,形成典型的锯齿缘解离。

本研究中,我们还观察到在锯齿缘附近的ILM处存在有“类半桥粒样”结构的紧密连接方式。经典的半桥粒位于上皮细胞的基面或复层上皮细胞基底层的基面,可使细胞骨架微丝与基底膜上的层粘连蛋白连接,在组织紧密连接中起重要作用。形态学上,半桥粒相当于桥粒结构的一半[17],由上皮组织或基底细胞基面的胞浆内致密斑、基底下致密板和锚丝纤维组成[18]。本研究中发现的“类半桥粒样”结构与上述半桥粒结构相似,表现为在锯齿缘附近的玻璃体基底-视网膜界面ILM处出现的类似“半桥粒”的高电子密度聚集结构,由Mǜller细胞胞浆内聚集的致密斑、基底下致密板,以及与之相连的密集的玻璃体纤维构成。研究表明[5],ILM主要由Mǜller细胞的基底膜与胶质细胞组成,其余部分由玻璃体纤维及黏多糖类物质组成,二者与基底膜相连接。Mǜller细胞突起及一些胶质细胞突起构成视网膜最内层的细胞终末端,玻璃体面有一层基底膜,中等电子密度,由微丝构成。基底膜与Mǜller细胞的细胞膜紧密粘连,或二者之间被窄的间隙分离,间隙中含有黏多糖类物质。玻璃体的胶原纤维与基底膜相结合。玻璃体-视网膜界面的连接在微观上取决于其中间的分子连接[19-21],一些特殊的分子将玻璃体皮质的胶原纤维与视网膜ILM成分连接起来,起到“分子胶水”的作用。这些大分子包括层粘连蛋白、纤维连接蛋白、硫酸软骨素及其他细胞外基质的组成成分,它们作为一种分子胶水维持玻璃体与 ILM的黏附。我们所发现的“类半桥粒样”结构显然在此种紧密连接中起到了重要作用,但由于其与半桥粒一样含量较少,目前尚无高纯度的提取方法,故其具体分子组成尚不明确,有待于进一步研究。

总之,我们的研究表明,人眼玻璃体基底-视网膜界面存在着不同于其他部位玻璃体与视网膜的紧密连接方式及特点,这是导致锯齿缘解离发生的超微结构基础。

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