干眼病理研究进展

魏 欢，周善璧

(重庆医科大学 附属第一医院 眼科， 重庆 400016)



短篇综述

干眼病理研究进展

魏 欢，周善璧*

(重庆医科大学 附属第一医院 眼科， 重庆 400016)

干眼是临床上常见的慢性眼表疾病之一，主要以泪膜稳定性下降和眼表组织病变为特征。泪膜成分的改变、基于免疫的炎性反应及神经调节异常等是干眼发生和发展的重要因素。改变基因结构已成为一种新的研究方向，计算机图形处理技术和分子生物学检测技术也逐步用于干眼的研究及诊断。

干眼； 病理研究

干眼(dry eye)是指各种原因引起的泪液质和量异常或动力学异常导致泪膜稳定性下降和眼表组织病变为特征的多种疾病的总称，多数学者认为干眼包括干眼病、干眼症及干眼综合征。主要以眼的干燥感、异物感、烧灼感、疲劳感和视力波动等为表现。由于出现干眼症状的患者逐渐增加，使本病也逐步成为关注的焦点。本文分别从分子病理、组织病理、影响干眼形成的基因、干眼病理研究的计算机图形处理技术和分子生物学检测技术等方面对干眼病理研究进展做一综合论述。

1 分子病理学研究进展

目前认为泪膜由脂质层、水样层和黏蛋白层3部分组成。脂质层可分为磷脂为主的极性层和胆固醇酯及三酰甘油为主的非极性层。水样层主要由主泪腺和副泪腺分泌的水样成分构成，其内含有丰富的蛋白质和盐类等。黏蛋白层则主要由结膜杯状细胞、结膜上皮和角膜上皮分泌的多种糖蛋白构成。它们中任一物质及相关物质异常都可导致干眼发生。

1.1 生物大分子

1.1.1 脂类：研究表明泪液中包含超过600种脂质，并发现胆甾醇硫酸(cholesteryl sulfate, CS)、O-酰基-ω-羟基脂肪酸(O-acyl-ω-hydroxy fatty acids)、各种鞘脂和磷脂的存在，且较睑板含量明显增多[1]，这些新脂质的发现为进一步明确脂质层的组

成及泪膜模型提供了新思路，同时也为该类疾病诊断统一的指标提供新线索。

1.1.2 蛋白质：Orail家族蛋白在多种细胞类型中作为钙内流通道关键蛋白，泪腺腺泡细胞缺乏Orail将不进行钙内流后毒蕈碱型受体激活，导致泪液分泌减少[2]，这表明Orai1-介导的钙内流在传递泪腺信号和发挥功能中起重要作用。

S100蛋白是只表达于脊椎动物的钙结合蛋白质，在某些炎性眼病如干眼病、干眼综合征及睑板腺功能障碍中S100A6、S100A8和S100A9含量升高[3- 4]，这表明S100蛋白可能参与了眼表炎性疾病的发生。同时S100A6、膜联蛋白A1(ANXA1)、膜联蛋白A11(ANXA11)、血清胱抑素-S(cystatin-S, CST4)和磷脂酶A2活化蛋白也被证实为区分干眼和睑板腺功能障碍的5个高区分性生物标记[5]，能更进一步区分干眼形成原因。

树突状细胞来源的凝血酶敏感蛋白- 1(thrombospondin- 1, TSP- 1)是辅助T细胞- 17(helper T cells 17, Th17)介导的免疫反应的重要诱导因素，转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)在生理激活下产生TSP- 1。TSP- 1KO(TSP- 1基因敲除)小鼠受到干燥应力(desiccating stress, DS) 后角膜屏障破坏减少，杯状细胞染色损失减少，结膜CD4+T细胞浸润减少[6]。除此之外，表面活性剂作用蛋白D(surfactant protein D, SP-D)也被证实在干眼伴角膜上皮缺损情况下仍有防止角膜被感染的作用[7]。这些蛋白质在干眼形成中的变化表明蛋白质不仅是干眼发生的媒介同时也是干眼并发症发生的关键。

1.2 细胞因子及相关受体

干眼是一种炎性反应性疾病，通过寄居在眼表的炎性细胞激活炎性反应通路，刺激Th细胞(辅助T细胞)产生细胞因子，打破正常眼表细胞因子平衡，造成眼表上皮病变。Th17的细胞因子白细胞介素- 17(interleukin, IL- 17)可破坏角膜上皮屏障[8]，Th1的细胞因子干扰素-γ(interferon, IFN-γ)可拮抗IL- 13、促进细胞凋亡、促进眼表上皮细胞鳞状上皮化生及结膜杯状细胞损伤[8- 9]。泪腺组织内Treg细胞(调节性T细胞)/Thl7细胞失衡可能是泪腺持续性淋巴细胞浸润，原有结构破坏的原因之一。除细胞因子之外，细胞因子相关受体在干眼发生中也起重要作用。CCR6和CXCR3是分别在Th17和Th1细胞表达的趋化因子受体，当CCR6 KO和CXCR3 KO小鼠暴露于DS下不发展为干眼[10]，这也为干眼病潜在的治疗靶点提供新方向。

1.3 细胞信息传导分子

干燥综合征(sjogren’s syndrome, SJS)是一种慢性自身免疫性疾病，主要引起泪腺和唾液腺功能障碍。在SJS患者中抗蕈毒碱3型受体(anti-muscarinic type 3 receptor, a-M3R)抗体与a-M3R结合，可抑制水通道蛋白- 5(aquaporin- 5, AQP5)转运到胞内，导致SJS患者分泌功能障碍[11]。Notch受体是单次跨膜受体，且是糖基化修饰的细胞表面型通路受体之一。研究发现Notchl、Notch3和Jaggedl在整个结膜中表达，而Notch2和Deltal只在结膜表层表达，通过实时定量PCR测到干眼患者Notch1、Notch3和Jaggedl在Notch信号通路中的表达均低于正常人。这些信号传导异常的情况表明它们可能参与了干眼的发生，但其所起到的重要性有待进一步研究。

2 组织病理学研究进展

组织病理学是借助显微仪器等对组织学及细胞学进行研究的一门学科，其具有可在活体获得和可及时、准确地对疾病做出病理诊断等优点使它在基础研究及临床中被广泛应用。通过对眼表组织生理及病理的研究，可加深对干眼本质的了解。在暗视野显微镜下通过观察分析健康人干燥泪液的微形态学特性，总结出干燥泪液可能主要由四个独特的区域组成，命名为区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和过渡带[12]。在活体共焦显微镜(invivoconfocal microscopic, IVCM)下非干燥综合征型干眼(non-Sjogren dry eye, NSDD)患者角膜基质浅神经密度和数量较健康人更低，神经纤维更短、更迂曲，神经间宽度更大[13]。这些生理及病理的差异可进一步完善干眼组织学诊断方式。而主泪腺组织移植到下睑结膜得以存活，也为干眼症治疗提供一种可行的方法[14]。

3 基因结构变化对干眼病理的影响

基因是含有特定遗传信息的DNA片段，它可以编码单个具有生物功能的产物，是控制生物性状的基本遗传单位。近年来由于对人类基因组的研究，研究干眼基因变化、使用基因靶向治疗成为了一种新的发现疾病原因及治疗和预防疾病的方法。

NMUC5AC蛋白是黏蛋白的重要成分，一种含有可编码改良MUC5AC蛋白质(pMUC5AC)的阳离子化明胶纳米粒子(pMUC5AC-NPs)被制成，其在眼表组织能诱导改良的MUC5A表达，减轻炎性反应，增加泪液生成，减少荧光素染色[15]。LACRITIN作为一种在泪液中有促进基础泪液和反射性泪液分泌、影响有丝分裂作用的泪液蛋白质。在LACRITIN的3′端发现了罕见的人类密码子，通过疏水残基或盐桥的诱变及消除稀有密码子可增加LACRITIN蛋白质表达[16]。

配对盒基因6(PAX6)编码多向性的转录因子，引导胚胎期眼球形态形成的作用已被广泛接受。PAX6反转眼表角质鳞状上皮化的作用也证明了其对出生后眼球仍有作用[17]。

含SAM域的上皮细胞特异性的转录因子(SAM-pointed domaiepithelial-specific transcription factor, SPDEF)对老鼠的气管支气管和胃肠道上皮杯状细胞分化至关重要。在SPEDFKO小鼠的结膜上皮细胞行微阵列分析发现杯状细胞的特异性基因(MUC5AC,TFF1,GCNT3)表达减少，角质化基因(TGML,SPRR2H)和促炎基因(IL1-α,IL- 1β,TNF-α)表达增多，上皮细胞分化得到促进，由此可得出SPEDF也是结膜杯状细胞分化所必需的[18]。

4 计算机图形处理技术在干眼病理研究中的应用

计算机图形处理技术已成为眼科学基础研究及诊疗过程中不可或缺的部分。当前针对干眼的临床检查方法很多，如: 检测泪液的量、物理特性和稳定性等。但大多需与临床医师的经验相结合，缺乏客观性及可记录性。红外热像仪是一种眼部热成像仪器，可以用来区分眼部炎性条件和非炎性条件，也可用于评估干眼综合症和其他眼表疾病[19]。傅立叶域光学相干断层扫描(fourier-domain optical coherence tomography, FD-OCT)的数学模型和泪膜数学模型是使用最大似然(Maximum-likelihood, ML)估计量解释OCT数据，它可做到纳米精度的估计[20]，这或许有望成为检测泪膜各层厚度的工具。超高分辨率光学相干断层扫描用一个完全自动化的算法评估泪膜厚度，可重复测量泪膜[21]。新型眼前节部分光学相干断层扫描(anterior segment optical coherence tomography, AS-OCT)成像，使角膜上皮在整个角膜地形上三维成像，并可测量出角膜上皮厚度[22]，亦可成为干眼患者及疑似病例诊断的临床指标。以上检测技术弥补了目前干眼检查方法的不足，并且具有人性化、可重复性及直观性等特点。

5 分子生物学检测技术在干眼病理研究中的应用

干眼的发病机制中涉及到包括生物大分子在内的多种物质的变化，通过生物学技术检测其在干眼患者中的变化规律，可更好的了解干眼的病理过程，并对诊断及治疗起指导作用。包括同位素标记相对和绝对定量，纳米液相色谱-质谱联用仪和高分辨率质谱多反应监测技术验证特定的蛋白质等蛋白质组学分析技术，可验证干眼患者泪液中蛋白质变化情况[4]。综合的脂类组学方法可分析人泪液脂质成分变化[1]。结膜印迹细胞学则可用于结膜表面细胞来源的RNA收集，利于干眼重要基因表达的趋势研究[23]。

6 问题和展望

虽然目前对干眼发生的各方面原因均有研究，但多数研究处于基础研究阶段，且只是对疾病原因的局部研究，缺乏对干眼形成原因连续性的观察。参与干眼发生的脂类、蛋白质、细胞因子种类繁多，但缺乏特异性的种类，找到可作为该类疾病诊断特异的指标是下一步需要努力的方向。与此同时，当前用于干眼诊断的检查方法不断出现，但由于仪器较昂贵或操作复杂大多数尚未广泛应用，仍需进一步改进。

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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