青光眼与房水生物标志物研究进展△

张勇 朱小敏 谢琳

(1.中国人民解放军第八二医院眼科 淮安 233000；2.重庆医科大学附属第三医院眼科 重庆 401120)

青光眼是世界上首位不可逆性致盲性眼病，流行病学预测，到2040年，全世界将有1.118亿青光眼患者[1]。生物标志物是一种在生理、病理或治疗过程中具有可测量性的生物信号，能够对疾病进行风险评估、早期诊断并预测和检测治疗反应和不良反应[2]。青光眼生物标志物的探索是目前的研究热门之一，近几年，研究人员试图在不同体液中找到青光眼的生物标志物，如血液、泪液、房水、玻璃体、脑脊液等[3]。体液检测被用于各种眼部疾病的研究，例如Shpak等[4]检测了血清中的脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)浓度，发现早期原发性开角型青光眼(primary open-angle glaucoma，POAG)患者血清中BDNF浓度降低；Na等[5]将133例患者和70例健康人群根据干眼症患病程度分为4组，检测了泪液中的细胞因子，发现多种细胞因子浓度发生改变且与患病程度相关，白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)和IL-1β水平升高是干眼症患者早期表现；Kiang等[6]通过检测小鼠玻璃体中的细胞因子发现：小胶质细胞的炎症反应可能是发生视网膜脱离的原因之一，且可能影响术后视力恢复。

虽然各种体液被用于眼部疾病的研究，例如血液、泪液、玻璃体等，但是这些体液标本在研究青光眼的生物标志物时都有各自的缺陷。血液中含有大量的白蛋白、免疫球蛋白、铁蛋白、纤维蛋白等，这些高浓度蛋白的存在会影响低浓度蛋白的检测；另外，由于血-眼屏障的存在，眼内发生变化的蛋白很难进入血液，即使这些蛋白进入血液后，也会被稀释，难以检测出差异。泪液检测方式易受滴眼药物的影响，有研究者发现，长期使用抗青光眼药物可以诱发眼表炎症，且会改变泪液中的蛋白谱[7]。此外，由于泪液仅局限于角膜表面，并没有直接接触眼内组织如小梁和视神经等，因此可能不适合用于青光眼患者生物标志物的研究。玻璃体作为青光眼生物标志物研究的样品具有很大优势，因为玻璃体与视网膜节细胞(retinal ganglial cells，RGCs)直接接触。有研究使用动物模型收集玻璃体样品，如Walsh等[8]使用高眼压鼠模型研究眼内生物标志物的表达和浓度，发现在RGCs损伤的模型中，过氧化氢酶浓度显著升高。但是很少有研究选择青光眼患者的玻璃体作为研究对象，其主要缺点是玻璃体采集对患者伤害较大。玻璃体标本通常在玻璃体切割术中采集，而一般青光眼患者不做玻璃体切割术，因此收集青光眼患者的玻璃体很困难。因此，房水标本最受研究者青睐。

1 房水标本在青光眼生物标志物研究中的优势

房水由睫状体上皮细胞生成，为角膜、晶状体、小梁网等组织提供营养[9]。房水在青光眼生物标志物的研究中具有很大优势。由于房水直接与小梁网接触，因此能反映小梁网的功能状态。此外，Aiello等[10]发现，糖尿病视网膜病变患者从玻璃体到房水存在血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)浓度梯度；同时Funatsu等[11-12]的研究中也发现玻璃体和房水中的VEGF和IL-6浓度存在显著相关性。根据这些研究，我们认为一些可溶性分子，如可溶性细胞因子可以从玻璃体扩散到房水中，因此房水可以被认为间接接触视网膜。由于房水具有以上特点，它作为青光眼生物标志物研究的样本是非常适合的。青光眼患者房水中许多细胞因子浓度发生了改变，如促炎症因子、生长因子、氧化应激相关因子和神经退行性疾病相关因子等[13]。我们前期的研究也发现，无论是POAG，还是原发性闭角型青光眼(primary angle-closure glaucoma，PACG)，房水中多种细胞因子的浓度水平发生了变化[13-14]。但是，房水检测和玻璃体检测一样也属于侵入性检查，虽然其安全性要优于玻璃体采集，但是仍有待提高。目前的研究中，房水大多通过术中前房穿刺获取。

2 青光眼与房水生物标志物

2.1 探究青光眼的发病机制 青光眼的发病机制仍不完全清楚，而房水中生物标志物的检测有助于青光眼发病机制的研究。如小梁网损伤的标志物：转化生长因子-β(transforming growth factor，TGF-β)和基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)及其组织抑制剂(tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs)。TGF-β在细胞增殖、伤口愈合、免疫反应等细胞进程中方面发挥着重要的作用[15]，目前在哺乳动物体内发现了3种TGF-β亚型，即TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，而TGF-β2是眼内的主要亚型[16]，TGF-β2促进细胞外基质的堆积可能会改变小梁网的结构[17]。已有研究发现POAG患者房水中TGF-β2浓度升高[18]，而降低TGF-β2水平有助于防止小梁网衰老[19]。此外，正常情况下，房水中TIMPs和MMPs处于平衡状态时，有利于房水流出；而当平衡被破坏时，可能引起小梁处细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的堆积，导致房水流出受阻[20]。MMPs和TIMPs浓度在开角型青光眼患者房水中浓度升高相较于闭角型青光眼更为显著[21]，这点非常有趣，因为在我们的研究中检测的大多数细胞因子浓度(如促炎症因子)，在PACG房水中的浓度更高[22-23]，而MMPs和TIMPs在开角型青光眼房水中的浓度比闭角型青光眼更高，这提示ECM堆积在开角型青光眼发病中更为重要。除了小梁网损伤标志物外，还有神经退行性疾病标志物。Inoue等[24]在开角型青光眼患者房水中发现Alzheimer相关标志物浓度显著升高。我们的研究也发现POAG患者房水中细胞黏附分子、组织蛋白酶D等退行性疾病的标志物浓度升高[14]。这些研究提示，青光眼可能是一种神经退行性疾病。

而在闭角型青光眼发病机制的研究中，Du等[25]通过检测急性原发性房角关闭(acute primary angle closure，APAC)患者房水中的细胞因子，发现APAC眼房水中炎症因子浓度，如IL-6、IL-8、单核细胞趋化蛋白(monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)等，相较于同一患者的另一只未发病眼显著升高，提示炎症反应可能参与了原发性房角关闭的发生、发展。此外，我们的研究发现：VEGF浓度在POAG患者房水没有显著变化[26]。而在Huang等[27]的研究中，VEGF浓度在PACG和APAC患者房水中均显著升高，APAC房水中VEGF浓度更高，且VEGF浓度与眼压呈正相关，提示在急性发作期，眼内组织处于缺血缺氧的环境中。长期高眼压容易造成新生血管性青光眼。

2.2 辅助诊断和判断青光眼进程 房水生物标志物的研究还可以辅助青光眼的诊断和治疗。一部分眼病单凭临床表现难以确诊，房水检测可以辅助诊断，使诊断更精准，目前已有用于临床的房水检测设备。此外，青光眼生物标志物还可以提示病程发展。Inoue等[24]的研究发现开角型青光眼房水中载脂蛋白(apolipoprotein，APO)、甲状腺素转运蛋白(transthyretin，TTR)和补体因子H(complement factor H)的浓度与视野平均缺损值(mean defect，MD)呈负相关； Xie等[28]检测了房水中的长链非编码RNA(long noncoding RNA，LncRNA)，发现T267384、ENST00000607393和T342877在POAG房水中表达增高，并且房水中ENST00000607393和 T342877浓度与视野模式标准偏差值(PSD)及视神经纤维层厚度(RNFL)相关。我们的研究中也发现组织蛋白酶D、细胞黏附分子等细胞因子浓度与MD值呈负相关[14]，认为进一步的研究可以按照青光眼视野缺损进行分组，比较各组青光眼患者房水中这些因子的浓度差异。

2.3 治疗效果评估 青光眼生物标志物与治疗效果评估的研究主要集中对于小梁切除术预后的判断，这类研究目前并不多见，且样本量较小，随访时间较短，但已经有了一些很有意思的发现。Cvenkel等[29]比较了手术成功和手术失败的小梁切除术患者房水中细胞因子浓度，发现手术失败的患者房水中IL-6和肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor -α，TNF-α)浓度更高，他们认为高浓度的炎症因子表明前房处于炎症环境，更容易发生纤维化导致滤过手术失败；Inoue[30]发现术前房水中MCP-1浓度影响小梁切除术成功率，MCP-1浓度越高，术后累积成功率越低；Engle等[31]发现既往有眼内手术史的患者房水中炎症因子浓度更高，且术前降低眼压对眼内的炎性环境影响不大，这可能解释了为什么初次滤过性手术的患者手术成功率更高。这些研究都提示，术前房水中炎症因子浓度较高的患者手术预后可能较差。

3 结语与展望

综上所述，我们认为房水是一种相对理想的青光眼生物标志物研究标本，因为它不仅与小梁网直接接触，可以反映小梁网的功能状态，而且可以间接反映视网膜的情况；但是房水检测作为一种有创性检查，仍需要提高它的安全性。青光眼生物标志物的研究有助于解决青光眼的筛查、早期诊断、疾病进程判断和治疗效果评估等问题，对临床是十分有益的。虽然目前还没有找到确切的青光眼生物标志物，但是已经取得了一些进展，房水检测已经开始应用于临床。可惜的是目前的青光眼生物标志物研究多数为小样本研究，很难提供可靠的循证依据，且随访研究较少、随访时间短，很难进一步得到这些标志物对治疗效果评估的准确性。但是，如果能发现一种适合的青光眼生物标志物，可以帮助解决很多尚未解决的临床问题。