角膜新生血管与新生淋巴管对真菌性角膜溃疡影响研究进展

罗雅琪, 钟兴武,3, 何 宏, 聂 轲, 彭梓轩, 吴瞬亮

1.海南医学院,海南 海口 571199;2.海南省眼科医院 海南省眼科学重点实验室 中山大学眼科中心海南眼科医院,海南 海口 570311;3.中山大学中山眼科中心 国家眼科学重点实验室,广东 广州 510060

角膜具有包裹、保护眼睛及折光作用,是重要的屈光介质。角膜的位置结构使其容易受到外界侵害,如异物入眼、植物性划伤等,进而接触到外界病菌,使真菌乘机而入,引起角膜损伤或病变,对患者视力造成严重影响[1]。由于机体免疫力减弱及植物外伤等因素,角膜溃疡发病率逐年升高。有研究报道,角膜防御力减弱时,外源性或内源性致病菌均可能诱发角膜组织感染,严重时会造成角膜溃疡,其中以真菌性角膜溃疡较为常见[2]。真菌性角膜溃疡属于感染性角膜病,具有较高的致盲率,该病缺乏特异性症状,各种抗真菌药物疗效并不理想,病情发展往往超出预期而致盲[3]。角膜新生血管、新生淋巴管均与真菌性角膜溃疡存在密切关系[4]。本文就角膜新生血管与新生淋巴管对真菌性角膜溃疡影响的研究进展予以综述。

1 真菌性角膜溃疡的临床特征与致病菌

外伤是真菌性角膜溃疡的主要诱因,其他诱因包括佩戴接触镜及眼表免疫环境改变或菌群失调等,患者早期会出现患眼眼红伴异物感,部分患者会伴随眼睑肿胀。真菌性角膜溃疡可根据面积、菌丝浸润深度将病情严重程度分为轻度、中度及重度[5]。轻度:病灶直径<2.5 mm,浸润表浅;中度:溃疡病灶直径2.5～3.5 mm,浸润达基质层,液平<3.0 mm;重度:病灶直径>3.5 mm,浸润达中深基质层或已穿孔,可伴大量前房积脓,液平≥3.0 mm。我国真菌性角膜溃疡患者多为从事体力劳动人群,劳动条件与卫生环境相对其他职业人群较差,加之缺乏防护,外伤后真菌性角膜溃疡发生率大幅增加[6]。有研究报道,真菌性角膜溃疡患者的职业多为农民(约占比83%),发病年龄集中在51～60岁,病因以植物外伤为主[7]。龚雨婷等[8]采用真菌直接镜检进行真菌性角膜溃疡的致病菌检测,培养结果显示:致病菌中镰刀菌属占比最高(约47%),以茄病镰刀菌、尖孢镰刀菌为主;曲霉属占比约25%,以黄曲霉菌、烟曲霉菌为主;链格孢菌占比约16%。镰刀菌属为常见的植物致病菌,多存在于土壤及植物的枝叶、动物毛皮上,属于条件致病霉,对角膜组织有较强的破坏性,同时可释放毒素造成机械损伤。有研究报道,镰刀菌属除对那他霉素有一定敏感性外,对唑类、烯类等药物均存在明显耐药性,因此,药物治疗无效、转手术治疗概率较高[9]。真菌性角膜溃疡的主要致病菌为镰刀菌属、曲霉属,且对两性霉素B、那他霉素滴眼液等药物具有较高的敏感性[10]。

2 真菌性角膜溃疡中新生血管与新生淋巴管的形成机制分析

真菌性角膜溃疡治疗效果不理想时,会引起视力下降,同时角膜周边会出现炎症浸润,并附着大量坏死组织,部分患者伴黏稠前房积脓及角膜新生血管、新生淋巴管形成[11-12]。有研究报道,角膜的无血管特性依赖于机体对抗血管生成因子、血管抑素、内皮抑素等的上调及对促血管生成因子、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factors,VEGF)、成纤维细胞生长因子(fibro-blast growth factor,FGF)的下调来维持微妙平衡[13]。真菌性角膜溃疡的发生会打破角膜的无血管特性的平衡,使角膜缘血管网受到外伤或感染后逐渐形成新生毛细血管,并侵入角膜而形成角膜新生血管。角膜的无淋巴管特性与VEGF存在密切关系,且正常状态下淋巴管环形围绕角膜[14]。当发生真菌性角膜溃疡后,自我稳态会被炎症状态打破,围绕角膜的淋巴管延伸进入角膜,促使新生淋巴管在角膜上皮层和基质层形成[15]。真菌性角膜溃疡的新生血管及淋巴管既参与角膜的炎症反应,又参与感染及炎症反应后的组织修复[16]。病理状态下如角膜感染时,角膜新生血管与淋巴管形成后会向感染区域运送抗炎因子与抗体,促进或加重炎症反应;同时,其也能抑制炎症细胞的渗透,为伤口愈合创造有利条件[17-18]。血管与淋巴管分别负责“传出”与“传入”免疫反应,角膜无血管和无淋巴管,免疫反应的传入与传出因此被阻断,呈现相对免疫赦免状态[19-20]。

3 真菌性角膜溃疡中角膜新生血管、新生淋巴管涉及的细胞、分子及信号通路

有研究报道,机体发生真菌感染后会激活大量的宿主免疫细胞活化,包括巨噬细胞、中性粒细胞等,并在宿主免疫作用下被招募至炎性区域[21]。这一过程涉及较多的细胞、因子与信号通路,包括VEGF、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)、FGF-2、角膜细胞及核转录因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)、无翅基因/β连环蛋白(wingless-type/beta catenin,Wnt/β-catenin)、Notch等通路。

3.1 血管因子 正常状态下,角膜中VEGF受体可与生理性VEGF结合,从而避免其诱发新生血管与新生淋巴管。真菌性角膜溃疡发生后会上调VEGF表达,使浸润中性粒细胞、角膜上皮细胞中VEGF释放增加;MMP-2、MMP-7、MMP-9等对VEGF受体蛋白均有一定中和作用,可促进其降解从而减弱VEGF受体的作用,有利于解除VEGF受到的抑制作用,破坏VEGF与其受体间的平衡,造成角膜新生血管与新生淋巴管生成。角膜中的真菌感染被清除后,已经被激活的免疫反应不会立即停止,而是会继续浸润并持续分泌更多的FGF-2,促进角膜新生血管与淋巴管形成。通过有效手段中和FGF-2并下调FGF-2水平会抑制角膜新生血管与新生淋巴管,下调白细胞介素6、VEGF等促血管生成因子,改善视敏度[22]。有研究报道,大量巨噬细胞被招募到炎性区域并分泌大量的VEGF-C、VEGF-D会激活及启动淋巴管形成,影响VEGF受体3的表达,并调节细胞外信号,促进激酶磷酸化,为新生血管及淋巴管创造有利条件[23]。另有研究报道,通过角膜缝线法可诱导大鼠形成炎性淋巴管,其中,VEGF-A在炎性淋巴管的形成中发挥重要作用,可趋化巨噬细胞至角膜并分泌VEGF-C与VEGF-D,进而诱导新生淋巴管生成[24]。

3.2 角膜细胞 角膜细胞通过分泌血管因子调控角膜新生血管与新生淋巴管形成,其中,上皮细胞分泌VEGF-A等,基质细胞分泌转化生长因子β和MMP-13等,且真菌性角膜溃疡发生后角膜细胞会分化为成纤维细胞,分泌多种MMPs而调节角膜新生血管与新生淋巴管,但关键调节因子尚不确定[25]。有研究报道,角膜上皮细胞产生的MMP-9、MMP-2等可能为真菌性角膜溃疡发生后角膜新生血管与新生淋巴管形成的重要潜在蛋白[26]。

3.3 血管因子调控通路 新生血管与淋巴管形成过程中涉及的信号通路以NF-κB、Wnt/β-catenin、Notch等为主。NF-κB可通过对各种相关靶基因的调节,上调VEGF与MMP,进而促进角膜新生血管与新生淋巴管,是角膜新生血管与新生淋巴管形成的关键通路。有研究表明,NF-κB可上调白细胞介素8、趋化因子配体5、CC类趋化因子配体2等促角膜新生血管与新生淋巴管的靶基因,进而促进新生血管形成与新生淋巴管[27]。Wnt/β-catenin通路主要通过调控下游靶基因对MMPs表达进行调节,进而调控角膜新生血管形成与新生淋巴管,其中所涉及的下游靶基因包括VEGF、肿瘤坏死因子α、低密度脂蛋白受体相关蛋白6等,并以低密度脂蛋白受体相关蛋白6的调控作用最为显著。动物实验表明,局部持续使用丝氨酸蛋白酶抑制剂可有效抑制角膜的新生血管与淋巴管生成,这一抑制作用主要与丝氨酸蛋白酶抑制剂结合低密度脂蛋白受体相关蛋白6的能力有关[28]。Notch是一个与细胞增殖相关的通路,主要通过对配体D114表达的影响调控角膜血管与淋巴管生成。有研究报道,VEGF可调控Notch/D114通路,通过对D114的抑制负反馈上调VEGF-A,并促进角膜新生血管与新生淋巴管形成;Notch可通过对MMP-9、MMP-14的影响调节内皮细胞形态,进而参与角膜细胞增殖和分化,实现对新生血管与淋巴管的调控作用[29]。

4 小结

新生血管与新生淋巴管形成对真菌性角膜溃疡患者既有积极作用,也有消极作用。新生血管与新生淋巴管形成过程中所涉及的信号通路主要包括NF-κB、Wnt/β-catenin、Notch等。其中,NF-κB通路主要调控VEGF、MMPs、白细胞介素、趋化因子配体等细胞因子;Wnt/β-catenin通路主要调控MMPs、VEGF、肿瘤坏死因子α、低密度脂蛋白受体相关蛋白6等;Notch主要调控MMPs、VEGF等细胞因子。