胶原交联技术在眼表疾病的研究进展

桂炎香，李青松，莫利娟，赵黎，张斌

1 紫外光核黄素胶原交联技术的概述

紫外光核黄素胶原交联技术 （Collagen cross-linking，CXL）是以核黄素为光敏剂，应用紫外线进行局部照射，介导胶原纤维相互交联，提高机械硬度和生物力学稳定性，从而阻止圆锥角膜等扩张性角膜疾病的一种新的治疗方法[1]。1997年Spoerl[2]率先报道了CXL在临床方面的应用。Wollensak等[3]在2003年使用CXL治疗圆锥角膜，研究表明患者散光减少，视力提高，且对角膜内皮细胞、晶状体、眼压等均无明显影响，开启了其在圆锥角膜的应用；目前CXL在眼表疾病中的应用也日渐广泛，成为新的研究热点。

1.1 CXL的分类

CXL分为常规交联技术、快速交联技术、跨上皮交联技术。常规交联技术是用紫外光照射前去除局部治疗区角膜上皮，通过降低角膜曲率及屈光度来治疗圆锥角膜。但临床观察发现其可能会产生一定的并发症，如感染、术后疼痛及haze形成等；快速交联技术是通过提高术中紫外光的照射能量，来减少手术时间的一种新型交联方法，术后效果和恢复情况与常规交联技术相近，目前尚处于探索过程；跨上皮胶原交联技术是保留角膜基质，减少术后疼痛和感染的风险，且疗效好恢复快，因此有可能更适宜一些角膜厚度偏薄的患者[4-6]。

1.2 CXL的原理

CXL是应用光化学原理，以核黄素为光敏剂先浸润治疗部位，再用紫外光照射，介导胶原纤维相互交联，改变其水合作用，增加胶原纤维的机械强度及生物学稳定性，使胶原纤维增粗，并增强对各种蛋白酶的抵抗力以减少酶的降解，从而阻止圆锥角膜等眼表疾病的进展[3]。而选择核黄素作为光敏剂主要有以下几个原因，首先，核黄素自身属性有微溶于水，稳定于中性或酸性溶液中。其次，作为光敏剂，核黄素在紫外光照下可引起其不可逆的分解，从而诱导胶原纤维交联。第三，核黄素在波长为370 nm紫外线达吸收高峰，可减少对眼表及眼底的损害，因此也提示CXL应用于厚度大于400 um的角膜时较安全[7]。

1.3 CXL的适应症与禁忌证

CXL从最初的治疗圆锥角膜，发展至今其技术方法和适应证都得到了提高，逐渐推广于LASIK术后角膜扩张、角膜水肿、角膜溃疡、角膜变性、高度近视等疾病。CXL的禁忌证是术眼角膜厚度小于400um，角膜曲率小于60D[7]。而Hafezi[8]等采用术前用核黄素滴眼使角膜厚度大于400 um，且20例患者应用CXL治疗后无明显并发症，该研究提示我们，对于角膜厚度小于400 um的患者，可通过增加角膜厚度来扩大治疗的适应范围。当然，CXL作为新技术仍需要长期的实验研究与临床观察以进一步明确其适应证、禁忌证及远期效果。

2 CXL在眼表疾病中的应用

CXL最初在圆锥角膜应用，如今在眼表疾病中的应用也日渐广泛并逐渐推广。其中眼表疾病泛指由1980年Nelson[9]提出的损害角结膜眼表正常结构与功能的疾病。

2.1 圆锥角膜

圆锥角膜是一种表现为局部角膜圆锥样突起，伴突起区角膜基质变薄一种先天性疾病[9]。继2003年Wollensak[3]等首先进行了CXL的临床试验，结果表明部分患者视力提高。近年来对CXL的应用越来越广，KobashiH[10]对289眼CXL术后的效果进行评价，分为圆锥角膜CXL治疗组和随机对照组，进行了为期1年的质量评价，结果参数包括角膜厚度最薄处、矫正视力（corrected visual acuity，CVA）、裸眼视力（uncorrected visual acuity，UCVA）、最大曲率（Keratometry，K）、球面和柱面折射率，发现除了角膜厚度和柱面折射率变化无显著性差异外，其他均有明显改善。McAnena L[11]等通过对平均年龄为15.25岁的490只眼进行1年的追踪研究，发现CXL治疗圆锥角膜在18岁或以下患者中的效果比成年患者更佳，其UCVA、CVA、最大K值、中央角膜厚度和内皮细胞密度均有显著改善，延缓了圆锥角膜的进展。Sykakis E[12]在澳大利亚、英国和美国进行了三项随机对照试验，对225只眼进行为期2年的分析，表明CXL对于阻止圆锥角膜进展是一种安全有效的治疗方法，其不良反应少，仅有3名受试者出现了角膜水肿、前房炎症反应、复发性角膜糜烂。Tian[13]研究也发现CXL可有效延缓圆锥角膜的进展，且中央角膜治疗效果比旁中央角膜治疗效果更佳。圆锥角膜作为目前CXL在眼表疾病中应用最广泛的疾病之一，其疗效在临床上已得到广泛的证实，但对于拓展应用与减少不良反应，我们仍需进一步的探索。

2.2 准分子激光(Laser Assisted In situ Keratomileusis，LASIK)术后角膜扩张

LASIK术后角膜扩张可能是因为角膜生物机械力度的降低而导致的严重并发症。Yildirim A[14]等研究14名扩张术后患者的20只眼，平均年龄为34.8岁，主要测试指标为CDVA、CVA、球面和柱面折射率和K值，结果显示CVA显著提高，从0.78±0.61到0.53±0.36；虽然平均球面折射率没有显

著差异，但平均柱面折射率显著下降；最大的K值从46±4.4D下降到45.6±3.8D，在最后一次访问中最大K值降低（≥1D）5眼，15眼保持稳定，无严重并发症发生。通过42个月随访表明CXL产生对LASIK术后角膜扩张不仅无明显副作用并且可长期稳定。Marino GK[15]的研究共纳入了24名患者的40只眼，平均年龄为33.8±7.5岁，主要观察指标为UCVA、CVA、角膜中央厚度、角膜地形图和内皮细胞密度，且这些参数在基线和6个月、1年和2年随访时进行了评估，经过CXL治疗后，所有参数均呈现稳定，没有任何进一步进展的迹象，此研究再次证明CXL治疗LASIK术后角膜扩张是安全有效的。Randleman等[16]研究发现CXL对猪眼LASIK术后的生物力学稳定性及角膜厚度具有促进作用。但仍需进一步大数据研究其对LASIK术后屈光状态的影响，尤其是有无并发症仍值得注意。

2.3 其他角膜疾病

2.3.1 角膜水肿 Jouve等[17]使用CXL治疗圆锥角膜，结果显示患眼角膜水肿减轻，视力下降得到控制。Stock[18]等研究了一名孕期急性角膜水肿的病例，经过CXL治疗后其病情延缓，水肿减退，角膜地形图显示改善，且在20个月的随访期无明显并发症。Krueger[19]利用CXL治疗大泡性角膜病变3例，3 d后患者角膜变薄，视力提高，自觉症状好转，角膜上皮均愈合；但继续观察8个月后治疗效果差别不大。因此CXL对于角膜水肿的治疗远期效果还需更长期的随访观察。

2.3.2 角膜溃疡 通常是由于角膜上皮细胞的损伤、脱落、合并感染、患者自身疾病等因素导致的炎症。研究发现，通过CXL治疗，角膜厚度得到改善，同时紫外光和核黄素本身也具有杀菌作用[20]。Muller[21]研究证实应用CXL可以减少各种酶的降解，对治疗角膜溃疡有效。Makdoumi[22]对角膜溃疡患者进行CXL治疗，研究结果表明病情得到延缓，症状改善，角膜上皮细胞愈合，无明显并发症。吴护平等[23]使用CXL联合药物治疗19例细菌性角膜炎，术后1周，18例患者病情稍有好转；术后1个月，18例患者明显好转；术后2个月，17例患者溃疡愈合；术后平均随访6个月均无复发。以上研究均表明，利用CXL对角膜溃疡的治疗有效，但预后及推广应用仍需更深入的探讨。

2.3.3 角膜变性 Spadea等[24]用CXL治疗边缘性角膜变性患者，研究显示治疗14 d后照射过的角膜上皮细胞再生，治疗3个月后最佳矫正视力由0.1提高至0.3，角膜地形图明显改善，角膜变薄，随访1年患者视力稳定，未发生并发症。Bikbov MM[25]等随访CXL术后16眼12个月，结果显示1个月后，裸眼最佳矫正视力轻微下降，从0.08±0.03到0.06±0.02，而角膜的参数、平均屈光度，角膜厚度变化不明显；通过3个月的随访，裸眼视力及最佳矫正视力提高到0.1±0.07和0.52±0.1，角膜的屈光度及角膜散光减少到 46.8±2.7 D和5.1±1.3 D，中央角膜厚度平均减少29 um；6个月后平均视力0.58±0.13，角膜屈力下降至45.7±1.6 D，角膜散光降至4.8±1.5 D；1年后，观察指标基本维持稳定。虽然上述实验中未照射的角膜干细胞没有受到损伤，但CXL在照射过程中如何实现对角膜缘部位的保护及其远期效果有待研究。

2.4 巩膜疾病

巩膜生物韧性的减弱和变薄是进展性近视发病的主要因素，我们常说的高度近视多指度数高于6.0 D的屈光不正[26]。2004年Wollensak等[27]最早提出运用CXL治疗病理性近视，开辟了CXL在眼科治疗的新领域。Elsheik等[28]研究表明CXL可以治疗高度近视，将巩膜后极部作为主要靶点，因其生物韧性变薄、胶原直径减少、伸展性增加，通过增加巩膜生物硬度，可阻止近视的进展。张亚丽等[29]研究中分别对8只猪眼、8只成人眼以及8只兔眼进行CXL治疗，结果表明CXL不仅可以提高巩膜生物力学性能，而且因物种、照射能量不同，交联效果也不同；人巩膜生物力学性能最高，其次是猪巩膜，最后为兔巩膜；CXL的最佳照射时间是40 min，但手术中需暴露巩膜，可能对视网膜有一定的损害，影响辐射面积。

3 CXL的联合应用

CXL在眼表疾病中的应用也日益广泛，近年来研究者开始探讨其联合应用的进展以进一步寻找新的突破点。

3.1 基质环植入

角膜基质环(intrastromal corneal ring segments，ICRS)是近年广泛应用于圆锥角膜可调可逆的手术方法。Colin等[30]首次报道了CXL联合ICRS植入治疗圆锥角膜，研究显示患者角膜曲率降低，视力提高，更证实CXL联合ICRS植入术效果优于单纯运用ICRS植入术的效果，患者视力和角膜地形图均有所改善。Park[31]及Bedi[32]的研究也发现CXL联合ICRS植入更安全更快更精确，患者得到更好的视觉效果，角膜得到稳定，从而限制了病情的进展。相信在未来ICRS的应用进展值得期待。

3.2 飞秒激光

飞秒激光技术近年来逐渐成为医学各个领域应用的热点，而CXL联合飞秒激光是通过激光将核黄素注入角膜基质形成一个囊袋，再进行CXL的先进技术手段，不仅避免去除角膜上皮的疼痛，交联效果也更佳[4]。Ibrahim[33]研究CXL联合飞秒激光治疗160只眼，对视觉敏锐度、最佳矫正视力、等效球镜、角膜曲率、角膜厚度在术后1周、1个月、3个月、6个月进行随访，证实能改善视力、等效球镜及角膜曲率，是安全有效的。Dong等[34]的研究显示飞秒激光联合跨上皮胶原交联法较经典方法恢复更快更舒适更安全。不过作为一项新技术，其远期疗效及安全性我们仍处于探索阶段。

3.3 促渗剂

CXL联合促渗剂能避免上皮细胞的刮除，但其分布局限且交联效应不强，更适合在角膜厚度小于400 um的患者。Filippello M等[35]对20例圆锥角膜患眼进行跨上皮CXL，结果术眼角膜地形图显示有改善，视力提高，角膜厚度由100 um升至180 um，较对照组相关指标得到改善，圆锥角膜病情进展得到控制，这为今后拓宽应用范围提供新的经验与思路，譬如可以应用于角膜厚度较低及年纪较小的患者。

3.4 羊膜移植

羊膜结构类似于人眼结膜结构，是胎盘的最内层，光滑有弹性，可有促进上皮生长，减轻炎症，抑制瘢痕等效果，在眼表疾病中有广泛临床应用。Spoerl等[36]的动物实验和临床实验通过CXL对羊膜作用的研究，结果显示，经过处理过的羊膜韧性和生物学稳定性增强，眼表得到恢复且无明显并发症。因此CXL联合羊膜移植的应用不仅为眼表疾病提供新的方案，还为今后眼科疾病的诊治提供新的思路。但是否具有进一步推广使用的价值，仍需要进一步研究来证实。

3.5 京尼平等中药

京尼平是中药栀子的产物，更是一种天然生物交联剂，可以抗巩膜变形，使胶原纤维增粗加固，以防止病情进展。刘太祥等[37]用CXL联合京尼平治疗兔大泡性角膜病变，发现角膜胶原纤维排列更为紧密，水肿减轻，疼痛缓解，且未见明显并发症。朱小敏等[38]的研究也证实了京尼平具有刺激性低、对角膜基质及内皮细胞无明显损伤的优点。当然，为进一步证实京尼平的有效性和安全性，需进一步的研究，其联合CXL在角膜扩张、水肿、损伤等眼表疾病应用中具有较大潜能。

4 面临的挑战与并发症

目前CXL已成为治疗圆锥角膜的有效方法之一，也因其安全、有效、简便的优势有望在眼科疾病进一步推广，但仍有较多问题需要进一步研究：首先，尽管CXL是安全的，但感染、术后疼痛及haze形成问题值得更深入的探讨，如术中角膜脱水变薄、术中角膜内皮损伤、术后疼痛、术后感染、对眼压、晶状体及视网膜的影响等都是我们要预防的问题[39]。其次，设备的价格问题、不适用于光过敏体质患者、角膜厚度小于400 um的使用范围等问题需要进一步改进。第三，CXL在具体疾病中的作用机制尚不完全清楚，仍需要我们进一步的进行临床观察与实验研究。

综上所述，随着近年来对CXL的研究深入，目前对角膜病变、巩膜疾病等的应用也已初显疗效。这不仅是角膜疾病，更是眼表疾病甚至眼科疾病的一个新突破，其应用前景值得期待，包括缩短治疗时间、提高核黄素渗透效率、使用不同于核黄素的新试剂、拓宽应用的角膜厚度范围、利用不同紫外灯照射能量探索一个效果最佳副作用最小的能量等都有望成为新的研究热点，因此这项技术值得不懈的实验研究和临床观察以进一步推广与应用。

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