青光眼滤过术后瘢痕形成机制及抗瘢痕化研究进展

孔亚男，陆 宏，陈 颖，李 娜，刘星星

0引言

青光眼已成为全球范围内不可逆致盲眼病的首位原因[1]，至2040年，预计发病人数达约1.1亿万人，亚洲占比60%[2]。由于视力和视野的储备代偿作用，患者出现明显症状时往往到了中晚期，治疗效果和预后都不容乐观。手术是除药物和激光治疗以外最重要的手段。到目前为止，始于1968年的小梁切除术仍然是青光眼手术治疗的最常用术式[3-4]。小梁切除术及其他外引流手术的目的在于形成能让房水排出眼外的功能性滤过通道，但由于患者的自我损伤修复能力，滤过通道易发生瘢痕化，使房水流出受阻，进而导致手术失败。目前临床常用的抗代谢药物，如丝裂霉素-C(mitomycin C，MMC)、5-氟尿嘧啶(5-Fluorouracil，5-Fu)能够减少滤过通道瘢痕化，但有一定缺陷和术后并发症[5-8]。为此，寻找更安全而有效的术后抗瘢痕药具有重要临床意义。

1青光眼滤过手术后瘢痕形成机制

青光眼滤过手术后的滤过通道愈合过程同一般伤口愈合相同，是由免疫系统激活，涉及到复杂和动态的级联过程。首先结膜、结缔组织受损后，血小板在受损的血管处聚集，激活内源性凝血级联反应，导致血栓形成和止血。血小板活化与凝血级联反应进一步刺激释放各种生物活性的生长因子、炎症趋化细胞、成纤维细胞等，随后成纤维细胞和血管内皮细胞增殖，新生血管生长。以后成纤维细胞分化为肌成纤维细胞，介导伤口收缩并分泌富含胶原蛋白的细胞外基质，最后重塑形成致密的胶原蛋白结膜下肌性瘢痕[9-10]。

2青光眼滤过手术后抗瘢痕治疗研究进展

2.1炎症与抗瘢痕治疗炎症是组织修复、瘢痕形成的启动阶段，最初中性粒细胞和单核细胞快速流入，由单核细胞转化而来的巨噬细胞清除，蛋白水解坏死细胞碎片，并分泌多种功能的炎性因子，如白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、TNF-β、IL-10等。这些炎性因子反过来招募和激活血管内皮细胞和成纤维细胞。成纤维细胞能够产生大量细胞外基质(extracellular matrix，ECM)，促进瘢痕的形成[11-12]。炎症是瘢痕形成的必备条件之一，当缺乏引起炎症的巨噬细胞时，伤口愈合受到明显阻碍[13]。胎儿免疫系统发育不成熟，炎症细胞功能缺乏，导致组织创伤后炎症反应轻微，愈合后瘢痕不明显[14]。

青光眼滤过手术后，宿主炎症反应的严重程度和持续时间与滤过通道瘢痕化程度密切相关。持续的局部炎症反应能增强瘢痕反应[15]。临床上超声乳化白内障吸除术联合小梁切除术的滤过道瘢痕化程度往往比单纯的小梁切除术瘢痕化程度更严重，这很可能是因为相比于单纯小梁切除术，超声乳化白内障吸除术后前房炎症反应增强[16]。单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)是一种非常重要的炎症趋化因子，一方面能诱导造血干细胞的增殖和迁移，另一方面能增加成纤维细胞的增殖[17]。研究发现，MCP-1受体抑制剂(MCP-Ri)能显著抑制小鼠青光眼滤过术后滤过通道瘢痕化作用，明显延长功能性滤过泡的存在时间[18]。

皮质类固醇是临床最常用的抗炎药物之一，它参与了伤口愈合级联反应中的多个步骤，能够抑制血管通透性、缓解炎症反应，并能增加巨噬细胞的趋化和吞噬作用，释放多种酶和生长因子，从而直接抑制了纤维细胞的活性和增殖，调节伤口纤维化[19]。Starita等[20]证实，术中和术后应用皮质类固醇能显著提高小梁切除术的成功率，且术后随访的18mo中，其在眼内压(intraocular pressure，IOP)控制、视野和视盘稳定性方面具有明显的优势。然而皮质类固醇作为小梁切除术的辅助药物在最佳剂量和治疗持续时间上尚没有明确的共识。且皮质类固醇会带来眼压升高的风险，这可能和改变小梁网微结构、增加小梁网内ECM物质沉积有关[21]。传统的非甾体类抗炎药物在眼科手术中应用亦比较常见，Darana等研究发现，术后单独应用非甾体类药物相较于类固醇组出现更多的伤口愈合问题，因此不推荐术后单独应用非甾体类抗炎药[22]。

2.2 Tenon囊成纤维细胞与抗瘢痕治疗Tenon囊成纤维细胞是青光眼滤过手术后抗瘢痕形成的关键效应细胞之一。术后1～3d，Tenon囊成纤维细胞活性增加，不断增殖，进入伤口愈合增殖阶段，形成肉芽组织。伤口愈合中被激活的成纤维细胞不仅来自于局部组织，而且还从外周血CD14+单核细胞分化而来[23]，迁移到组织损伤的区域，并释放炎症细胞因子，促进血管生成和纤维化活动。成纤维细胞在创伤或手术后能转化成肌成纤维细胞(myofibroblast，MFs)，并特异性表达α-平滑肌肌动蛋白。MFs能产生大量细胞外基质，促使组织器官纤维化[24]。阻止成纤维细胞转化为MFs是调节青光眼手术后滤过通道瘢痕形成的重要步骤。通过对MFs活性的抑制、促进其凋亡可达到抑制术后滤过通道瘢痕形成的目的。

临床上广泛使用抗代谢药物5-Fu和MMC来抑制Tenon囊成纤维细胞增生，促进其凋亡[25]。5-Fu特异性作用于细胞增生周期的DNA合成期(S期)，通过抑制核糖胸腺苷影响DNA合成，抑制细胞增生。对于青光眼手术后滤过泡表面血管增生、瘢痕化的患者，5-Fu可显著抑制Tenon囊成纤维细胞增生，维持滤过通道的功能。Suzuki等[26]对辅以5-Fu治疗且1a后滤过通道仍维持功能的患者进行观察追踪，发现这些患者眼压的控制率5a为61%，10a为44%，且眼压的控制率与时间呈负性相关。MMC是非特异性细胞周期抑制药物，具有烷化作用，其对成纤维细胞和内皮细胞生长和增殖的抑制强度是5-Fu的100倍[27]，丝裂霉素C能显著降低眼压，并减少手术失败风险[28]。然而，抗代谢药物可造成低眼压、黄斑病变、包裹性囊状滤过泡、滤过泡渗漏、滤过泡感染、眼内炎等一系列并发症[5-8]，这些副作用限制了抗代谢药物在青光眼滤过术后的广泛应用。

2.3细胞外基质与抗瘢痕治疗ECM包括胶原、糖胺多糖和黏附分子等，对细胞起到连接、机械支持作用，参与细胞增殖分化、移行，维持细胞内稳态和调节伤口愈合，对组织重塑具有重要生物学功能[29]，决定着组织修复的效率和质量。ECM特化而形成的基底膜能控制白细胞外渗到受损组织内，减轻瘢痕炎症反应。更重要的是，ECM保持着动态平衡，受损组织中的免疫细胞能够降解ECM并调节其表达，反过来降解的ECM片段也可激活免疫细胞信号、促进细胞因子释放[30]。ECM不仅影响细胞分化，并且对胶原纤维直径、基质强度、化学交联也会产生广泛的影响[31]，这进一步说明ECM对瘢痕重塑具有重要作用。滤过手术后患者滤过通道存在大量成纤维细胞增生，基质中胶原等物质大量沉积，胶原纤维排列紊乱。

D-青霉胺能够干扰胶原交联，从而抑制纤维化进程。此外D-青霉胺还能抑制胶原的成熟和分泌[32]，已被批准用于多发性系统性硬化症的治疗。但其在青光眼滤过手术后抗瘢痕形成中需进一步的基础和临床研究以确定其临床疗效、用药方法和剂量。

组织源性纤溶酶原激活剂(tissue-derived plasminogen activator，t-PA)能迅速结合纤溶酶原-纤维蛋白复合物，使纤溶酶原转化成纤溶酶，促进纤维蛋白降解成小分子可溶性物。青光眼术后早期的纤维蛋白-纤维蛋白原凝块，有利于血管内皮细胞、成纤维细胞生长。Lundy等[33]对术后使用t-PA的青光眼患者进行回顾性研究，证实前房注射t-PA可有效解决早期房水通道阻塞问题。

丙戊酸(valproic acid，VPA)Ⅰ型胶原的过度沉积可加速滤过手术后瘢痕化进程[18]。VPA是组蛋白去乙酰化酶抑制剂，研究发现VPA在体外可抑制结膜成纤维细胞分泌Ⅰ型胶原，同时在小鼠青光眼滤过手术模型中也能有效抑制Ⅰ型胶原表达、减缓纤维化进程[34]。

2.4细胞因子与抗瘢痕治疗细胞因子的功能包括细胞间传递信号分子、调节免疫、刺激造血、促进损伤修复等。细胞因子在组织损伤后的修复过程中扮演着重要角色。血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial cell growth factor，VEGF)可促进淋巴管和血管的生成；TGF-β可通过刺激成纤维细胞和成骨细胞生长促进损伤组织修复；成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor，FGF)能刺激多种细胞增殖，促进伤口愈合；表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)能刺激上皮细胞、内皮细胞增殖，进而促进皮肤溃疡和创口的愈合。

TGF-β是创伤愈合过程中诱发瘢痕形成最重要的生长因子之一。它有3个亚型即TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3。眼内起主导作用的是TGF-β2，其在房水中能诱导结膜成纤维细胞增殖活化。TGF-β与Tenon囊成纤维细胞表面TGF-β受体结合，对炎性细胞有较强趋化作用、增强炎性反应、促进成纤维细胞增殖活化、增强其下游介质结缔组织生长因子(connective tissue growth factor，CTGF)的表达、增加细胞外基质中Ⅰ型和Ⅱ型胶原的表达[35]，并且抑制ECM降解和促进其沉积[36]。Bao等[37]发现TGF-β2能促进人Tenon囊成纤维细胞增殖、抑制其凋亡，并呈浓度依赖性。TGF-β2通过诱导miR-26的下调来增加其靶基因CTGF的上调，加重瘢痕化。人TGF-β2重组单克隆抗体浓度低于1.0nmol/L即可显著抑制由TGF-β2介导的Tenon囊成纤维细胞增殖[38]。舒尼替尼和西罗莫司(一类新型高效的免疫抑制剂)在兔小梁切除模型中可通过下调TGF-β表达减轻结膜下瘢痕反应[39]。人整合素连接激酶(integrin-linked kinase，ILK)是TGF-β2信号通路的一个下游因子，沉默ILK可抑制由TGF-β2诱导的Tenon囊成纤维细胞增殖和迁移，使细胞停滞在G1期、下调细胞周期蛋白D1及α-平滑肌肌动蛋白的表达[40]。Zhu等[41]学者发现一种靶向TGF-βⅡ型受体的新型适配子S58可以在体外实验中削弱TGF-β2诱导成纤维细胞转化为肌成纤维细胞的能力。

VEGF亦在血管形成中起着重要作用，与伤口愈合密切相关，不仅刺激内皮细胞生长，还可以结合Tenon囊成纤维细胞表面的VEGF受体，促进靶细胞增殖、移行，有利于瘢痕的形成[18,42]。青光眼滤过手术中的VEGF浓度相较于正常组显著升高[18]。研究发现Tenon囊组织中VEGF的浓度和滤过性手术的成功率呈负性相关[43]。在兔青光眼滤过手术模型中，围手术期结膜下和前房内注射贝伐单抗可延长功能性滤过泡存在时间[18]，且效果不逊色于5-Fu[44]，联合使用这两种药物比单独使用其中一种更能提高抗瘢痕疗效[45]。体外研究证实，贝伐单抗除了能抑制成纤维细胞增生、胶原蛋白聚集，当浓度高于7.5mg/mL时还可诱导成纤维细胞凋亡[46]。此外雷珠单抗能在体外诱导Tenon囊成纤维细胞凋亡(P<0.05)[47]。

干扰素(interferon，IFN)主要通过抑制有丝分裂来抑制瘢痕化进程。IFN分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。其中Ⅱ型中的γ-IFN的药理作用最强，对于伤口愈合具有重要作用。γ-IFN能够抑制胶原沉积[48]。γ-IFN可抑制瘢痕肌成纤维细胞中的α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)，从而抑制瘢痕[49]，γ-IFN作为肌成纤维细胞抑制剂，给治疗瘢痕纤维细胞收缩问题带来了新希望。IFNα-2b局部湿敷可使功能性滤过泡存在时间延长，提高手术成功率[50]。

3总结与展望

瘢痕化的机制涉及到炎症、成纤维细胞、细胞外基质、细胞因子等多个复杂环节，并互相影响关联，交织成网络。国内外学者们针对不同环节将青光眼滤过手术后抗瘢痕形成的研究焦点由传统抗代谢药物逐渐转移到抗TGF-β、VEGF等细胞因子。目前大部分研究仍停留在细胞和动物实验层面，在临床实际应用方面还面临许多有待解决的问题。寻找高效、低毒、具有临床实际应用价值的滤过手术后抗瘢痕药物和治疗手段仍需要进一步深入研究。