青光眼眼表损伤发生机制及其治疗的研究进展

颜欢 陈伟

青光眼是一组以视神经凹陷性萎缩和视野缺损为特征的疾病，是全球不可逆失明的主要原因。据报道全球40～80 岁人群的青光眼患病率约为3.5%，随着老年人口数量和比例的不断增加，预计到2040 年将有1.118 亿人患有青光眼[1]。青光眼的发生和发展与多种因素有关，其中高眼压是最重要的因素，也是目前唯一可以改变的因素。氧化应激损伤与青光眼眼压升高及视野损害密切相关[2]。降低眼压是减缓青光眼患者视神经损伤、保护视力最有效可行的治疗手段。目前青光眼的治疗方式主要包括药物治疗、激光治疗和手术治疗，其中药物治疗是患者首选的治疗方式。青光眼的药物治疗主要通过3 种途径降低眼压：（1）增加房水流出途径；（2）抑制房水生成；（3）减少眼内容积。常用的有5 类药物，即胆碱能药物、α 肾上腺素受体激动剂、碳酸酐酶抑制剂、β 肾上腺素受体阻滞剂和前列腺素衍生物。但研究发现，长期应用抗青光眼药物会引起干眼症、泪膜功能障碍、睑板腺功能障碍等眼表疾病，而眼表疾病会破坏角膜结构，导致结膜下纤维化和杯状细胞的丢失[3]。青光眼及其药物治疗会造成较为严重的眼表损害，但其致病机制仍知之甚少。本文就青光眼本身以及药物治疗导致眼表损害的发生机制、青光眼眼表损伤的治疗和管理研究进展作一综述，从而为青光眼患者合并眼表损伤的预防及治疗提供参考。

1 青光眼本身对于眼表损害的机制

目前关于青光眼的发病机制有多种说法，其中氧化应激损伤与炎症因子水平升高不仅与青光眼的疾病进展有关，还与眼表损伤密切相关。

1.1 氧化应激 氧化应激是指体内氧化与抗氧化失衡的一种状态。其通过氧化还原系统来调节细胞信号转导和抗氧化防御，进而维持细胞稳态和生存。抗氧化家族主要包括过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和硫氧还蛋白，外源性抗氧化剂主要包括维生素和类维生素等，这些物质都具有清除自由基、修复和自适应功能，均匀地分布在生物体内部。当氧化还原稳态失衡时会发生氧化应激，促氧化过程会产生活性氧（reactive oxygen species，ROS），从而克服内在的抗氧化防御机制[4]。ROS 是氧分子的部分还原代谢物，它们是自由基的一个子集，是具有不成对电子的物质，过量的ROS 会对DNA、蛋白质和脂质造成氧化损伤。研究证实8'-羟基-2'- 脱氧鸟苷（8-hydroxy-2-deoxyguanosine，8-OHdG）是DNA 氧化损伤的标志物[5]，丙二醛是脂质氧化损伤的标志物[6]，硝基酪氨酸是一种由过氧亚硝酸盐形成的硝化氨基酸，是蛋白质氧化损伤的标志物[7]。

在人类青光眼小梁网细胞中发现了氧化应激的证据。研究显示8-OHdG 升高与视野恶化呈正相关[2]。也有研究报道在开角型青光眼患者的小梁网细胞中硝基酪氨酸显示出更高的免疫反应性，这与眼压升高有关[8]。在氧化应激条件下形成的过氧亚硝酸盐会消耗一氧化氮（nitric oxide，NO）的生物活性，NO 是一种会放松小梁网促进房水引流的自由基[9]。小梁网细胞中抗氧化能力降低与开角型青光眼进展有关，过量的ROS 导致眼压升高，致使氧化自由基增加。ROS 过量也是眼表氧化应激的突出特征之一，特别是在角膜上皮细胞内，将导致角膜细胞密度降低，内皮细胞异形、肿胀，基质神经形态异常[10]。青光眼发生、发展过程中会产生过量的ROS，亦会造成眼表的氧化应激反应，从而引发眼表损伤。因此，抗氧化应激可能为治疗青光眼及青光眼所致的眼表损伤提供新的思路。

1.2 炎症因子 研究发现青光眼患者的房水中存在各种炎症因子，包括IL-6、IL-8、IL-18、TNF-α 及巨噬细胞炎症蛋白-1α（macrophage inflammatory protein，MIP-1α）等[11]。而干眼是眼表损伤中常见的临床症状，眼表炎症因子升高是干眼发病的重要因素[12]。

原发性开角型青光眼（primary open angle glaucoma，POAG）患者的转化生长因子-β（transforming growth factor，TGF-β）升高，并通过诱导小梁网中细胞外基质（extracellular matrix，ECM）的异常堆积来增加房水阻力，因此认为TGF-β 在青光眼发生中起着重要作用[13]。也有报道称，TGF-β 增加了小梁网细胞中α-平滑肌肌动蛋白的水平，这可能与POAG 的发病机制有关[14]。Inoue-Mochita 等[15]发现POAG 患者房水中可溶性IL-6 受体水平升高，在小梁网细胞中IL-6 介导的反式信号传导有效地抑制人小梁网细胞中的TGF-β信号传导。IL-8 是一种属于CXC 亚家族的趋化因子，可以趋化中性粒细胞、嗜碱性粒细胞和T 细胞的聚集，在中性粒细胞的招募和脱粒中起重要作用。氧化应激在多种细胞类型中诱导IL-8 的表达及释放，以响应各种炎症反应的发生[16]。研究显示，在慢性氧化应激或炎症因子（TNF-α 和IL-1β）的作用下，人小梁网细胞中IL-8 的分泌显著增加[17]。MIP-1α 是CC 趋化因子亚家族的成员，由各种成熟的造血细胞分泌，并作为招募和激活巨噬细胞的中介。有研究报道在POAG 患者的小梁网细胞中MIP-1α 表达增加[18]。另外，研究发现在犬类青光眼中IL-18 的表达水平与眼压水平呈正相关，同时检测到IL-18 刺激Th1 细胞的发育并增加IFN-γ 的分泌[19]。最近，大量文献表明神经炎症是青光眼视网膜神经节细胞（retinal ganglion cell，RGC）损伤的重要因素之一。其中一个关键因素可能是TNFα，由于它在过去首次被发现对肿瘤细胞具有细胞毒性并且是肿瘤消退的主要诱导剂，因此最近TNF-α 被认为是细胞凋亡的有效介质[20]。上调的TNF-α 已被证明会显著激活炎症通路，并通过受体介导的半胱天冬酶激活、线粒体功能障碍和氧化应激诱导诱导RGC的凋亡[20]。总之，这些炎症因子和趋化因子水平的增加，提示低度炎症状态，这也意味着这些炎症因子的表达可能在氧化应激时增加，使小梁网细胞的ECM 异常堆积，从而增加流出阻力并导致眼压升高，最终诱发形成青光眼。

在干眼发病中眼表炎症是极为关键的环节。在免疫机制的参与下，干眼患者泪液和眼表组织中IL、TNF、趋化因子等炎症因子水平增加，从而破坏了泪膜的稳定性，导致眼表结构损伤。研究表明干眼患者结膜上皮及泪液中IL-1、IL-6、IL-8、IL-33 水平升高，其中以IL-6 水平升高最为显著，可加快巨噬细胞成熟，诱导Th17 细胞分化，促进多种趋化因子的产生，引起眼表炎症发生，并且与泪膜破裂时间、Schirmer 试验结果呈负相关[12]。另一项研究报道在睑板腺功能障碍相关蒸发过强型干眼患者的泪液中IL-8 表达上调，且与Schirmer Ⅰ试验结果呈负相关。机制研究显示，上调的IL-8 通过T 淋巴细胞的浸润和激活诱发细胞凋亡，从而导致泪腺和眼表组织损伤[21]。另外，有研究显示TNF-α 可通过诱导ROS 自由基的产生和致炎因子的分泌来调节相关炎症反应的细胞聚集、黏附和迁移，并上调基质金属蛋白酶-9（matrix metalloproteinase，MMP-9）的表达，进而促进ECM 的降解和抑制泪液的分泌[22]。

青光眼患者血清和房水中IL、TNF、趋化因子等炎症因子水平升高，可加重眼表的炎症反应，引起干眼症状。因此，具有抗炎特性的免疫调节化合物可能成为未来青光眼所致的眼表损伤治疗的一个有效选择。

2 抗青光眼药物引发眼表疾病的机制

药物治疗是青光眼的重要控制手段，青光眼患者往往需要长期甚至终生用药，部分患者需要多种降眼压药物联合使用，长期用药带来的药物性角膜上皮剥脱、干眼等眼表疾病给青光眼患者带来很大困扰，是造成患者用药依从性降低从而导致疾病进展的重要原因。根据其作用机制可分为5 大类，包括胆碱能药物、β 肾上腺素受体阻断剂、α 肾上腺素受体激动剂、前列腺素衍生物和碳酸酐酶抑制剂。根据其成分，抗青光眼药物主要由药物中的活性成分和药物中添加的防腐剂组成。其中引起眼表损害的机制主要是由药物中添加的防腐剂诱发。防腐剂主要包括苯扎氯铵、Polyquad、Purite 和SofZia，可通过多种机制对眼部组织结构，包括泪膜、角膜上皮、结膜杯状细胞和小梁网产生毒性反应[23]。

2.1 青光眼药物的活性成分 药物活性成分是发挥降眼压作用最重要的部分。Blondin 等[24]评估了青光眼药物的活性成分对眼表疾病发病的影响，他们发现活性成分并不是眼表疾病的主要原因，在某些情况下甚至可以防止苯扎溴铵的影响。眼表炎症因子的表达与眼表疾病的发生密切相关，而炎症因子的表达与补体系统的激活相关。其研究表明卡替洛尔、噻吗洛尔、倍他洛尔和拉坦前列素不会激活补体系统，且噻吗洛尔和倍他洛尔可以通过阻止补体激活达到抗炎作用。Hamard 等[25]发现，在体外实验中，无防腐剂的β肾上腺素受体阻滞剂对人小梁网细胞没有促凋亡作用，含苯扎溴铵的β 肾上腺素受体阻滞剂和前列腺素衍生物会引起3 种凋亡标志物（Apo2.7、膜联蛋白V、DNA 含量）之一的Apo2.7 表达水平的轻度上调。此外，体内和体外研究证实，与无防腐剂的拉坦前列素和噻吗洛尔相比，含苯扎溴铵的拉坦前列素和噻吗洛尔对结膜细胞具有更高的促炎和促凋亡作用；然而，相比于单独苯扎溴铵处理组，含苯扎溴铵的拉坦前列素和噻吗洛尔的毒性更小，提示拉坦前列素和噻吗洛尔对由苯扎溴铵引起的结膜细胞的凋亡可能具有潜在的拮抗作用[26]。Rolle 等[27]指出，与不含防腐剂的噻吗洛尔相比，不含防腐剂的他氟前列素对泪液稳定性没有影响，两组的有效成分本身都可能导致眼表损伤，且噻吗洛尔对眼表的损伤更严重，表明眼表对于前列腺素衍生物的耐受性可能高于β 肾上腺素受体阻滞剂。此外，与临床上其他含常规浓度苯扎溴铵（0.003%～0.02%）的前列腺素相比，无防腐剂以及含低浓度苯扎溴铵（0.001%）的他氟前列腺素对于眼表的毒性更小[28]。总的来说，青光眼药物的活性成分会导致眼表疾病的发生，但最主要原因是防腐剂。

2.2 青光眼药物中的防腐剂对眼表的作用 防腐剂用于大多数眼科制剂，包括眼药水和隐形眼镜液。防腐剂在眼中的代谢缓慢，一些亲脂性的防腐剂可在使用后立即与眼组织结合。

2.2.1 苯扎溴铵 苯扎溴铵是眼药水中最常用的防腐剂。70% 的抗青光眼药物中，苯扎溴铵的浓度为0.003%～0.02%。目前苯扎溴铵损伤眼组织细胞的机制尚未完全阐明。有研究表明苯扎溴铵是一种季铵盐，是阳离子化合物，而线粒体是细胞内唯一带负电荷的细胞器，其可能与线粒体相互作用。有研究显示，短期暴露于苯扎溴铵的结膜上皮细胞会诱导过氧化氢的产生，并导致部分线粒体功能障碍[29]。苯扎溴铵还被证明可以触发线粒体中的氧化应激和线粒体断裂，并抑制至少90%的线粒体功能。众所周知，线粒体氧化应激在眼表疾病的发展中发挥着重要作用，且与年龄相关的角膜疾病和角膜的正常老化密切相关[30]。体外组织培养和动物模型研究表明，苯扎溴铵具有角膜神经毒性，可降低结膜、角膜、小梁网和睫状上皮细胞的存活率。其机制可能为苯扎溴铵通过上调眼表炎症因子表达和增加眼表局部的氧化应激反应来加重眼表疾病的进展[31]。

2.2.2 Polyquad Polyquad 是一种聚季铵盐，分子量大，组织渗透性小。与苯扎溴铵同属季铵类物质，抑菌机制与苯扎溴铵相同，即破坏细菌细胞膜，导致细胞质露出。用Polyquad 替代苯扎溴铵可显著提高结膜和角膜细胞存活率，对眼表的损伤程度较苯扎溴铵轻，可增加长期抗青光眼药物治疗患者的眼表耐受性[32]。

2.2.3 Purite Purite 是一种见光分解、温和而安全的防腐剂，无细胞毒性反应，破坏力相对较弱，其作用机制主要是通过激活氧化应激反应，选择性地抑制细菌和真菌的活性。真核细胞具有一定的抗氧化能力和酶促中和反应，避免了Purite 造成的氧化应激损伤。有研究证实，含Purite 的酒石酸溴莫尼定与不含防腐剂的酒石酸溴莫尼定短期具有的眼表耐受性相似[33]。

2.2.4 SofZia SofZia 是由硼酸盐、丙二醇、山梨糖醇和氯化锌组成的离子缓冲溶液，与眼表阳离子接触后转化为无毒副产物，对细胞损伤较小。研究表明，与苯扎溴铵相比，SofZia 可减轻眼部的刺激症状，用含SofZia 的曲伏前列素代替含苯扎氯铵的拉坦前列素能改善慢性浅表点状角膜炎[34]。

3 青光眼眼表损伤的治疗

为了缓解青光眼及抗青光眼药物中防腐剂带来的眼表损伤，研究人员进行了不同探索。在预防方面，《中国抗青光眼药物复方制剂使用的专家共识（2019 年）》指出药物复方制剂能更稳定、有效降低眼压，且较联合用药的局部刺激症状轻，不良反应少，但不推荐同时使用两种以上相同作用机制的复方制剂[35]。另外，最近有几种青光眼滴眼液采用一次性包装，使用不含防腐剂的配方可减轻眼表症状[36-37]。在治疗方面，对于出现严重药物毒性的患者，可考虑手术治疗，如激光小梁成形术、滤过手术或小梁切除术[38]。然而，手术并发症的出现以及手术有效性的不确定仍然是手术治疗普及的主要限制因素。因此，目前临床上首选的治疗方式仍然是药物治疗，根据其作用机制，主要分为抗氧化应激类、抗炎类、缓解青光眼药物毒性类、缓解防腐剂毒性类等4 大类药物。

3.1 抗氧化应激类药物 青光眼疾病进展产生大量的ROS，造成眼表的氧化应激反应，从而引起眼表损伤。因此，具有抗氧化应激功能的某些物质可缓解眼表不适。瑞巴派特滴眼液是一种强效的抗氧化剂与自由基清除剂，通过增强泪液分泌并提高覆盖结膜与角膜表面的黏液素水平而发挥治疗干眼的作用。有研究表明瑞巴派特可增强角膜上皮细胞系的屏障功能，并抑制由TNF 诱导的IL-6 和IL-8 水平增加，从而发挥抗炎作用，改善青光眼患者眼表疾病以及角膜上皮屏障功能[39]。此外，一些抗氧化口服药物也被证明可缓解青光眼药物带来的眼表不适。研究显示口服含有Omega-3 脂肪酸的抗氧化剂膳食补充剂后干眼症状均明显改善，Schirmer 测试分数和泪膜破裂时间也显著增加[40]；口服韩国红参补充剂也显著改善了泪膜稳定性和总眼表疾病指数评分[41]。

3.2 抗炎类药物 青光眼疾病进展中炎症因子水平升高，可加重眼表的炎症反应，引起干眼症状。因此，一些具有抗炎特性的局部免疫调节化合物可改善眼表症状。自体血清中含有维生素A、表皮生长因子、纤维蛋白和TGF-β 等多种活性成分，有利于眼表上皮细胞的增殖、分化和成熟。研究显示自体血清能增加角膜上皮细胞的完整性，减少炎症因子的产生，缓解长期抗青光眼药物中防腐剂对眼表的影响[42]。环孢素A滴眼液是一种具有抗炎特性的局部免疫调节化合物，可减少免疫激活分子，增加结膜杯状细胞密度，从而增加泪液分泌，减少眼表损伤和干眼症状。研究发现局部使用0.05%的环孢素A 滴眼液，可减少眼表炎症，并对角膜神经再生具有积极作用，对长期抗青光眼药物治疗的所有眼表评估参数（泪膜破裂时间、Schirmer试验、结膜和角膜染色评分以及眼表疾病指数评分）都有显著改善[43]。

3.3 缓解青光眼药物毒性类药物 地夸磷索滴眼液是一种三磷酸尿苷相关化合物，可刺激眼表（结膜上皮、睑板腺和杯状细胞）的P2Y2 受体，并有助于结膜水转移和黏蛋白分泌，促进泪液分泌。Yagi-Yaguchi等[44]研究并验证了3%地夸磷索滴眼对使用前列素类抗青光眼药物患者的睑板腺形态具有保护作用。其潜在机制可能是地夸磷索被睑结膜吸收后作用于睑板腺中存在的P2Y2 受体，促进了脂质分泌，缓解了腺管和腺泡内的压力，从而缓解了腺体萎缩。最新研究表明强脉冲治疗也有助于长期缓解青光眼药物导致的眼表疾病，在纳入的30 例青光眼患者强脉冲治疗4次后，干眼症状好转，角膜染色评分、泪河高度以及泪膜渗透压明显降低[45]。另有研究表明泪点栓塞不仅可改善前列腺素衍生物单药治疗所产生的眼表疾病的症状和体征，也有助于降低眼压[46]。

3.4 缓解防腐剂毒性类药物 苯扎溴铵是眼科中最常用的防腐剂，并且比其他的防腐剂毒性更大。在苯扎溴铵中添加某些药物，可缓解苯扎溴铵对眼表的毒性。使用替代苯扎溴铵防腐剂或无防腐剂制剂，有助于青光眼患者长期维持眼表健康。

透明质酸钠滴眼液是一种广泛使用的泪液替代品。Liu 等[47]研究证实透明质酸钠滴眼液可降低苯扎溴铵对眼表引起的毒性反应，改善患者眼表损伤的症状和体征。有研究报道，与硼酸、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、亚氯酸钠和氯化锌这5 种防腐剂相比，添加甘露醇不会影响苯扎氯铵的抗菌活性，并且能减弱其对角膜细胞的细胞毒性。由于甘露醇和防腐剂之间的合理配比对于提高防腐剂的活性和降低防腐剂的毒性非常重要。因此，探究甘露醇与防腐剂的有效结合配比对于研制抗菌活性强、角膜毒性低的抗青光眼药物具有重要意义[48]。Ammar 等[49]对比了分别使用苯扎氯铵、Polyquad 和SofZia 为防腐剂的局部青光眼药物对培养的眼上皮细胞的潜在不良影响，结果显示含苯扎溴铵的拉坦前列素、他氟前列素和曲伏前列素的毒性与在它们各自的苯扎溴铵浓度下观察到的毒性相似。用含SofZia 的曲伏前列素（0.004%）比用含苯扎溴铵的曲伏前列素角膜结膜细胞存活率更高。含有Polyquad 的曲伏前列素（0.004%）也比含苯扎溴铵的曲伏前列素表现更好[49]。聚二烯丙基二甲基氯化铵是一种有效的抗菌药物。有研究报道滴眼液瓶中添加聚二烯丙基二甲基氯化铵涂层不仅不会释放到滴眼液中且具有杀菌作用，还能保证滴眼液的活性成分，有望成为传统的抗青光眼药物中的防腐剂的替代方案[50]。新一代Abak 瓶是一种带有0.2 μm 过滤膜的多剂量瓶，包装设计新颖且灵活，符合人体工程学，可在使用过程中既不含防腐剂，又能保护眼药水不受微生物污染。另外，由于在使用过程中的便携性以及眼表耐受性的提高，增加了长期治疗患者的依从性，因此，Abak 瓶在市场中具有较高的流传度[51]。另有研究表明，联合N-羟基甘氨酸甲基酯/乙二胺四乙酸（0.002%/0.1%）制成新的防腐剂，不但安全性较高，而且与苯扎溴铵及Polyquad 相比对角膜细胞的毒性也非常低[52]。

4 青光眼眼表损伤的管理

青光眼患者在接受长期抗青光眼药物治疗时眼表疾病发病率高，期间不仅要考虑药物对眼压的影响，还要考虑药物导致的眼表疾病对患者的影响。高龄且使用多种眼药水治疗的人群是重点观察对象[53]。在临床工作中，青光眼患者患有眼表症状和体征的比例明显高于前瞻性临床试验和普通人群，且实际大部分青光眼患者在进行抗青光眼药物治疗过程中，眼表不适比临床研究所报道的更为严重[54]。抗青光眼药物治疗会引起并加重眼表疾病，而眼表疾病会导致患者治疗的依从性降低，从而影响青光眼的治疗效果。因此在青光眼患者的治疗中，不仅要重视疗效还要重点监测眼表疾病。青光眼患者开始药物治疗之前、随访期间，应对其进行全面的眼表检查，评估眼表症状和体征，以确保及时发现眼表疾病并给予适合的调整方案。常用的苯扎氯铵防腐剂在眼表损伤中起重要作用，而无防腐剂的他氟前列腺在疗效及眼表耐受表现出了良好的优势，无防腐剂前列腺素衍生物与噻吗洛尔的组合制剂也缓解了防腐剂带来的眼表损伤[55]。因此，开发新的抗青光眼药物的混合制剂、无防腐剂制剂、新型防腐剂制剂为预防眼表损伤提供了一个新思路。

5 总结与展望

青光眼是一组常见的不可逆性致盲疾病，病理性眼压升高，是疾病进展的重要因素，药物降眼压是青光眼的一线治疗方法。在疾病进展中氧化应激损伤及炎症因子的过表达与眼表疾病的发生最为密切。过度氧化应激会产生大量ROS，过量的ROS 能升高眼压、损害视神经，同时导致眼表不适的发生。青光眼患者房水和血清中IL-6、IL-8、IL-18、TNF-α、MIP-1α等炎症因子水平过表达会增加小梁网外基质的阻力，升高眼压，同时破坏眼表结构，引发相关的眼表疾病。长期的药物治疗会引起防腐剂尤其是苯扎溴铵对眼表结构及功能的破坏，导致眼表疾病的发生。眼表疾病会导致患者药物依从性降低，从而加速视神经的损害。瑞巴派特滴眼液、Omega-3 及红参等抗氧化药物，环孢素A 和自体血清等抗炎药物，抗青光眼药物的混合制剂，新型的防腐剂和防腐系统在一定程度上缓解眼表不适。另外监测眼表健康在青光眼管理中尤为重要，开展眼表结构和功能的客观检查及主观眼表评分能及时调整患者治疗方案。

青光眼本身及其治疗药物所带来的氧化应激和炎症反应是导致眼表疾病的核心环节，相关的分子水平、细胞水平和动物水平的研究数据提供了令人信服的证据。但对于引起相关表型的分子机制，尤其是信号通路以及具有靶向可能的分子靶标目前尚不清楚。因此，需要更深入地研究青光眼相关眼表疾病中导致氧化应激和炎症反应的细胞代谢途径及其在眼表上的分子靶标。这有望为揭示青光眼及药物所致眼表疾病的分子机制以及寻找分子层面的治疗靶点提供新的视角。