高度近視(HM)引起的眼底病變常導致不可逆的視力損害甚至失明。但HM及其眼底病變發病機制尚不明確,微量樣本的眼內液檢測技術為眼底病變的早期診斷、監測、干預帶來了新的前景。與HM相關的分子種類繁多、功能多樣,分子間相互作用交錯,分子機制復雜。隨著微量眼內液檢測技術的發展,在逐步揭示各分子在HM發病機制中作用的同時,有望未來成功輔助臨床工作,提供近視發生進展的前哨標志及早期干預的靶點,或可在分子水平針對發病機制為HM眼底病變提供靶向治療的新選擇,未來有望為HM患者提供更準確有效的治療。
引用本文: 劉晉星, 周國宏, 張瀟丹. 眼內液分子參與高度近視及其眼底病變發病機制的研究進展. 中華眼底病雜志, 2022, 38(9): 784-788. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20211008-00565 復制
目前高度近視(HM)的發病機制尚不明確,對HM眼底病變的認識也較為局限。由于眼部特有的血眼屏障建立了其獨特的免疫微環境,血液標本難以準確反映眼中病原微生物及免疫指標,部分眼部疾病也局限于此而缺乏眼外表現[1]。眼內液是眼球內液體的統稱,房水及玻璃體為常用檢測標本。隨著微量標本和高通量檢測技術的發展,極少量的眼內液標本即可提供多種重要的眼內微環境信息,為眼底疾病的早期診斷、監測、干預和隨訪提供重要參考及定性定量依據。HM眼底病變常可導致患者不可逆性視力損害,早期發現并及時干預治療對患者的視功能恢復至關重要[2]。目前眼內液檢測已逐步開展于HM眼底病變研究。現就眼內液分子參與HM及其眼底病變發病機制的研究進展作一綜述,以期為眼科基礎研究及臨床工作提供參考。
1 蛋白質
1.1 轉甲狀腺素蛋白(TTR)
邵珺等[3]納入HM患者和同期正常人的血清樣本各30例,應用高效液相色譜和質譜法分析并檢測出HM樣本中表達陽性率最高的差異蛋白質為TTR。眼內TTR代謝主要來源于視網膜色素上皮(RPE)細胞[4],主要功能是與視黃醇結合蛋白(RBP)共同參與維生素A的轉運[5]。脈絡膜維生素A可能在近視眼的形成及眼軸的增長中發揮作用[6]。Shao等[7]同時采集HM患者血清及玻璃體液進行酶聯免疫吸附試驗(ELISA)分析,發現HM黃斑裂孔(MH)及HM視網膜脫離(RD)患者的血清及玻璃體液中TTR濃度均上調,且血清TTR濃度高于玻璃體液。Shao等[8]納入80例HM患者和對照組20例,利用十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳、蛋白免疫印跡法及圓二色光譜對HM患者玻璃體液中TTR的結構進行研究,發現黃斑區視網膜脫離(MD)及MH玻璃體中的TTR顯示出較低的β-折疊含量,MD樣品中約50%TTR的β-折疊丟失,并可能由于此錯誤折疊,MD中的TTR顯示出異常穩定的四聚體形態。此后,Shao等[9]繼續對患有HM眼底病變患者玻璃體液中的TTR進行功能分析,利用TTR多克隆抗體Sepharose純化HM,通過凝膠排阻色譜法、裂解活性測定法及熒光探針對患者及對照組玻璃體液的TTR進行功能比對,發現患者的TTR有較低的RBP結合能力,而HMMD患者中的TTR則無法與RBP進行結合。且MH及MD中的TTR均失去了正常TTR應有的針對載脂蛋白A1的切割活性[10]。由此可見,HM患者中TTR結構的改變可能導致其功能異常,進而使其在血清及玻璃體液中的含量代償性增高。
Tsai等[11]通過Exoquick沉降法提取房水中的外泌體蛋白,利用胰蛋白酶消化后采取液相色譜-串聯質譜分析法檢測發現,HM患者向房水中分泌了更多的外泌體蛋白,且其結構功能更復雜。包括高度表達的8種已知蛋白及17種未鑒定的蛋白,其中包括TTR,前房中攜帶TTR的外泌體可能是穿過血視網膜屏障而來。
1.2 氧化應激相關蛋白
多項研究證明,氧化應激參與近視的發生和發展[12-13]。隨著年齡增長,眼軸增長,后鞏膜葡萄腫及眼球后節退化進程加速,光感受器細胞層及RPE層變薄,甚至可能完全消失[2]。氧化應激在該病理生理機制中發揮著不可忽視的作用[14]。
氧化應激可啟動神經視網膜的退行性過程[15-16]。Wei等[17]利用無標記定量蛋白質組學分析研究患有孔源性視網膜脫離、黃斑前膜、視網膜劈裂及黃斑裂孔的HM組及正常對照組玻璃體液中蛋白質的差異化表達。其發現HM組的前列腺素D合成酶(PGDS)及谷胱甘肽過氧化酶3(GPX3)蛋白表達顯著低于正常對照組。在HM組中,眼軸長于26.5~29.0 mm范圍的PGDS及GPX3表達更高,在眼軸>29.0 mm范圍的樣本中,紅細胞2相關核因子(NRF-2)表達量最低。
PGDS參與光感受器基質中脂類物質的轉運,通過調節免疫和炎癥反應有誘導細胞調亡和保護神經的作用[18-20]。眼底病變會影響玻璃體液中PGDS的濃度。在視網膜脫離患者的視網膜下液及增生型糖尿病視網膜病變患者玻璃體液中的PGDS均提高[21-23]。一項體外實驗表明,PGDS可潛在地預防氧化應激及與細胞凋亡相關的神經退行性疾病[24]。Wei等[17]研究表明,不同眼軸長度的HM患者玻璃體液中PGDS表達量不同。PGDS主要來源于RPE細胞,輕度眼球擴張、眼軸延長(RPE功能可正常發揮的情況下)患者眼中升高的PGDS濃度可通過減輕眼內氧化應激及阻止神經細胞調亡來發揮保護作用。當眼軸延長到一定程度、RPE細胞萎縮到達一定閾值時,PGDS的合成將減少。此時,減少的PGDS將不能充分發揮其預防氧化應激及保護神經細胞凋亡的有效作用,繼而影響HM眼底病變的發生和發展。
Wei等[17]的ELISA結果顯示,隨著HM患者眼軸延長,NRF-2的濃度下降,NRF-2作為一種主要的細胞抗氧化蛋白,在很多疾病的病理及細胞自我保護中發揮作用[25]。NRF-2在減輕炎癥反應、促進PGDS的表達及調節PGDS正反饋作用機制等方面發揮重要作用。NRF-2的減少將進一步減弱眼內抗氧化作用,減少眼內PGDS含量,對HM眼底結構保護作用減弱,產生不利影響。
1.3 其他蛋白
血清高表達蛋白除TTR外還包括結合珠蛋白(HP)、血清結合素(HPX)及載脂蛋白。四種蛋白質的升高具有一致性。HP是在肝臟合成的糖蛋白,在炎癥和自身免疫反應中起作用,也參與新生血管的形成。HPX可能與基質金屬蛋白酶(MMP)的增多有關,而MMP與其抑制劑參與了鞏膜重塑過程[26],且鞏膜重塑被視為與HM的眼軸增長密切相關。
2 細胞因子
2.1 血管生成相關因子
在40%~50%的HM患者中,視網膜的退行性改變可視為眼底的機械性牽拉所致,由于退行性改變與軸長并不特異相關,故機械性牽拉并非獨立影響因素,而玻璃體腔注射抗血管內皮生長因子(VEGF)藥物可延緩HM的進展;由此推測,促血管生成因子參與了近視的發生和發展[27]。Wei等[28]納入36例患有孔源性視網膜脫離、視網膜劈裂、視網膜前膜及MH眼底病變的HM患者和42例對照者,通過對玻璃體液進行多重熒光珠免疫測定測量了29種細胞因子表達水平,發現HM組患者玻璃體液中VEGF、單核細胞誘導蛋白-1及白細胞介素(IL)-5等血管相關生成因子濃度顯著高于對照組。這表明,HM患者玻璃體液中VEGF有所提高。
然而,Yuan等[29]納入180例需行白內障手術的患者,其中眼軸>25 mm的92例為HM組,眼軸≤25 mm的88例為對照組,檢測房水中IL-6、MMP-2及VEGF表達量。HM組VEGF濃度明顯低于對照組。其認為,低濃度的VEGF并非由于HM眼軸增長、眼球容積增加而導致的眼內細胞因子稀釋,可能是不同程度近視眼底改變中視網膜退化的一個標志,同時眼內一定水平的VEGF濃度對于視網膜神經的正常功能維持是必要的。
HM與缺血性視網膜疾病相關[30],色素上皮衍生因子(PEDF)是一個內源性的抗炎抗血管因子[31-33],VEGF可下調PEDF。Shin等[34]取21例HM患者及30例白內障患者房水樣本,進行ELISA試驗,HM組患者VEGF濃度低于白內障患者,VEGF濃度隨眼軸延長而降低,其中患有后鞏膜葡萄腫患者的房水樣本中VEGF濃度最低;而PEDF濃度高于白內障患者。VEGF由RPE細胞產生,HM患者的RPE細胞退化,VEGF濃度下降,VEGF下調PEDF的作用減弱,PEDF濃度上調,抗炎抗血管作用增強。VEGF/PEDF比率代表眼內平衡VEGF及PEDF的能力。HM患者RPE細胞中的VEGF/PEDF比率失衡。
然而,Ogata等[35]取23例HM患者房水及17例白內障患者房水,通過ELISA檢測發現HM組PEDF濃度低于白內障患者,其中患有脈絡膜視網膜萎縮的樣本中PEDF更低。PEDF來源于RPE細胞及視網膜神經上皮細胞,HM患者PEDF濃度低是由于RPE細胞及視網膜神經細胞的功能下降。
HM對脈絡膜厚度的影響大于視網膜厚度[36]。 Chen等[37]取需行白內障手術患者的房水及血清樣本,其中HM組36例,對照組42例。通過檢測其樣本中的VEGF含量發現,HM患者房水中VEGF濃度低于對照組,而HM患者血清中VEGF濃度與對照組差異無統計學意義,且房水VEGF濃度與脈絡膜厚度及眼軸長度均相關,而血清中VEGF濃度則與脈絡膜厚度及眼軸長度無相關性。HM患者眼中低濃度的VEGF可能與其滲出型老年性黃斑變性及糖尿病視網膜病變的低患病率相關。脈絡膜厚度或可作為房水中VEGF濃度的一項預測指標。Wakabayashi等[38]研究發現,HM患者房水中,患有脈絡膜新生血管(CNV)的患者房水中VEGF濃度高于無CNV患者,其認為VEGF參與了HM患者的CNV形成。房水中VEGF濃度或可成為隱匿性CNV的預測指標,進一步指導早期診斷及干預。同時,在關于HM的科學研究中,有無CNV可能會成為樣本中VEGF檢測的一項干擾指標,需注意控制干擾因素以確保實驗結果的準確性。目前,關于房水、玻璃體液及血清中VEGF及PEDF的含量在不同的研究中尚存爭議,二者與HM及其眼底疾病之間的因果關系及相互關聯尚不明確。未來仍需要更大樣本、更深入的探索進一步發現其具體參與機制。
2.2 炎癥因子
研究表明,自身免疫疾病患者HM發生率更高[39]。動物實驗發現,核因子(NF)-κB、 IL-66、腫瘤壞死因子(TNF)-α等炎性因子在HM眼中上調,使用阿托品、免疫抑制劑、環孢霉素A后可使其濃度降低[39]。曾患有過敏性結膜炎的兒童具有更高的近視風險[40]。過敏性結膜炎動物模型表現出較低的折射誤差和較長的眼軸[40]。IL-6及TNF-α可減弱角膜上皮細胞間連接,進而炎性因子易于通過角膜上皮細胞從而使視網膜上皮細胞分泌IL-6、TNF-α及IL-8等因子增加[40]。Wei等[28]研究還發現,HM患者IL-6、干擾素(IFN)-γ、IFN-γ誘導蛋白10、嗜酸性粒細胞趨化因子及巨噬細胞炎性蛋白(MIP)-1α等炎性因子濃度亦高于對照組。
Wang等[41]利用ELISA檢測HM患者房水樣本,未檢測出TNF-α表達,且樣本中IL-6、IL-8、IL-10及TNF-α含量與眼軸長度并無相關性。
綜上所述,HM患者玻璃體液中血管相關生成因子及炎性因子水平均有提高。但對于二者在HM眼底病變中具體參與機制仍不明確。目前,抗VEGF滴眼液已應用于增生性視網膜病變的研究[42]及青光眼小梁切除手術后抗濾過泡包裹及瘢痕形成的研究[43],并有研究發現其于角膜新生血管的作用(貝伐單抗2.5 mg/ml,2次/d)優于結膜下注射(貝伐單抗,0.2~0.5 ml,25 mg/ml)[44]。未來預防近視的發生和發展,干預HM眼底病變形成及進展的研究前景中,抗VEGF滴眼液、抗生素滴眼液及糖皮質激素滴眼液的靈活掌握及應用有望能成為一個新的突破口。
2.3 表皮生長因子
隨著眼軸延長,周邊部視網膜變薄,RPE細胞密度減少,后極部脈絡膜及鞏膜變薄。黃斑區視網膜厚度和RPE細胞密度以及全周Bruch膜厚度與眼軸長度并不相關。在眼軸增長過程中,眼球各層組織具體變化以及多巴胺、阿托品、轉化生長因子、成纖維生長因子等分子在其中的參與機制并不明確。研究表明,細胞測量珠陣列法檢測出HM患者房水中表皮生長因子明顯高于對照組,且在患有近視性黃斑病變的眼中表皮生長因子含量最高[45-48]。
2.4 轉化生長因子
Zhuang等[26]納入26例患有視網膜劈裂或黃斑裂孔的HM患者及患有視網膜前膜或黃斑裂孔的26例對照組,利用ELISA檢測HM患者玻璃體液中轉化生長因子(TGF)-β2的濃度,發現其與對照組無顯著差異。但在Zhu等[49]研究中,TGF-β2在HM患者房水中表達水平高于對照組,尤其在白內障5~6級核中更為顯著。TGF-β2作為眼組織中一種多功能分子,其在近視發病機制中的作用目前仍存在較多爭議。在關于HM眼底病變眼內液研究中,晶狀體核或者皮質的混濁程度分級或許應當作為參考因素或者變量因素進行研究及控制。
3 蛋白酶
3.1 MMP-2/金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)-2
鞏膜細胞外基質重塑在近視進展中發揮重要作用,而細胞因子和蛋白酶參與了鞏膜細胞外基質重塑[27]。MMP可降解膠原蛋白、明膠和細胞外基質中的其他成分。TIMP-2為其調節抑制劑[50-51]。
Zhuang等[26]發現,HM患者玻璃體液中MMP-2濃度顯著高于對照組,MMP-2/TIMP-2的比率亦高于對照組,MMP活性也較對照組升高。由此可見,近視發生和發展機制復雜,MMP-2及TIMP-2參與其中,但其具體作用機制及相互關系仍不明確。
Xi等[52]從基因層面研究發現,HM小雞鞏膜中MMP-2、TIMP-2及TGF-β2的mRNA表達均較高,且其mRNA表達與生物測量參數(眼軸長度及散光因素)有著廣泛的相關性;此外,TIMP-2 mRNA在中央角膜及鼻側鞏膜的表達也較高。這進一步證明MMP-2和TIMP-2等分子機制參與了眼球形成及重塑過程。
Yuan等[29]的實驗同時也發現,IL-6及MMP-2與HM患者的眼軸長度有強烈的正相關性。眼軸每增長1 mm,HM患者房水標本中IL-6濃度平均增加1.85 pg/ml,MMP-2濃度平均增加0.57~0.86 ng/ml。同時,MMP-2與眼軸的關聯性,男性強于女性。視網膜中IL-6可視為MMP-2的一個促發因素,首先起始于視網膜,之后到達鞏膜,引起鞏膜的重塑及變薄。Wang等[41]發現,IL-6與MMP-2的關系在神經性退行性病變及神經炎性病變中更為顯著,IL-6可根據其刺激因素不同在促炎作用及抗炎作用之間轉化。由此可見,IL-6與MMP-2參與近視發生和發展的具體機制復雜而有趣。更深入的研究將為我們對HM的認知提供更為有力的參考。
3.2 纖溶酶
Wen等[53]利用基于相對及絕對定量的液相色譜及串聯質譜蛋白質分析方法,發現HM患者房水中存在32種表達升高的蛋白質和26種表達下降的蛋白質,其中一些蛋白可能是HM病程發展的標志;其通過ELISA檢測發現,纖溶酶原蛋白的表達顯著升高。這提示纖溶酶原蛋白在HM發病及病程進展中可能扮演的特殊角色。
4 小結及展望
近視在世界范圍內發病率高,對青少年的視力影響顯著,HM引起的眼底病變常導致不可逆的視力損害甚至失明。HM及其眼底病變發病機制均不明確,微量樣本的眼內液檢測技術為其帶來了新的希望與前景。與HM相關的分子種類繁多、功能多樣,分子間相互作用交錯,分子機制復雜。隨著微量眼內液檢測技術的發展,在逐步揭示各分子在HM發病機制中作用的同時,有望未來成功輔助臨床工作,提供近視發生進展的前哨標志及早期干預的靶點,或可在分子水平針對發病機制為HM眼底病變提供靶向治療的新選擇。從而在真正意義上為減少近視患病人數,減輕HM對視力造成的嚴重危害提供有力幫助,切實提高HM及其高危人群的生存生活質量。
目前高度近視(HM)的發病機制尚不明確,對HM眼底病變的認識也較為局限。由于眼部特有的血眼屏障建立了其獨特的免疫微環境,血液標本難以準確反映眼中病原微生物及免疫指標,部分眼部疾病也局限于此而缺乏眼外表現[1]。眼內液是眼球內液體的統稱,房水及玻璃體為常用檢測標本。隨著微量標本和高通量檢測技術的發展,極少量的眼內液標本即可提供多種重要的眼內微環境信息,為眼底疾病的早期診斷、監測、干預和隨訪提供重要參考及定性定量依據。HM眼底病變常可導致患者不可逆性視力損害,早期發現并及時干預治療對患者的視功能恢復至關重要[2]。目前眼內液檢測已逐步開展于HM眼底病變研究。現就眼內液分子參與HM及其眼底病變發病機制的研究進展作一綜述,以期為眼科基礎研究及臨床工作提供參考。
1 蛋白質
1.1 轉甲狀腺素蛋白(TTR)
邵珺等[3]納入HM患者和同期正常人的血清樣本各30例,應用高效液相色譜和質譜法分析并檢測出HM樣本中表達陽性率最高的差異蛋白質為TTR。眼內TTR代謝主要來源于視網膜色素上皮(RPE)細胞[4],主要功能是與視黃醇結合蛋白(RBP)共同參與維生素A的轉運[5]。脈絡膜維生素A可能在近視眼的形成及眼軸的增長中發揮作用[6]。Shao等[7]同時采集HM患者血清及玻璃體液進行酶聯免疫吸附試驗(ELISA)分析,發現HM黃斑裂孔(MH)及HM視網膜脫離(RD)患者的血清及玻璃體液中TTR濃度均上調,且血清TTR濃度高于玻璃體液。Shao等[8]納入80例HM患者和對照組20例,利用十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳、蛋白免疫印跡法及圓二色光譜對HM患者玻璃體液中TTR的結構進行研究,發現黃斑區視網膜脫離(MD)及MH玻璃體中的TTR顯示出較低的β-折疊含量,MD樣品中約50%TTR的β-折疊丟失,并可能由于此錯誤折疊,MD中的TTR顯示出異常穩定的四聚體形態。此后,Shao等[9]繼續對患有HM眼底病變患者玻璃體液中的TTR進行功能分析,利用TTR多克隆抗體Sepharose純化HM,通過凝膠排阻色譜法、裂解活性測定法及熒光探針對患者及對照組玻璃體液的TTR進行功能比對,發現患者的TTR有較低的RBP結合能力,而HMMD患者中的TTR則無法與RBP進行結合。且MH及MD中的TTR均失去了正常TTR應有的針對載脂蛋白A1的切割活性[10]。由此可見,HM患者中TTR結構的改變可能導致其功能異常,進而使其在血清及玻璃體液中的含量代償性增高。
Tsai等[11]通過Exoquick沉降法提取房水中的外泌體蛋白,利用胰蛋白酶消化后采取液相色譜-串聯質譜分析法檢測發現,HM患者向房水中分泌了更多的外泌體蛋白,且其結構功能更復雜。包括高度表達的8種已知蛋白及17種未鑒定的蛋白,其中包括TTR,前房中攜帶TTR的外泌體可能是穿過血視網膜屏障而來。
1.2 氧化應激相關蛋白
多項研究證明,氧化應激參與近視的發生和發展[12-13]。隨著年齡增長,眼軸增長,后鞏膜葡萄腫及眼球后節退化進程加速,光感受器細胞層及RPE層變薄,甚至可能完全消失[2]。氧化應激在該病理生理機制中發揮著不可忽視的作用[14]。
氧化應激可啟動神經視網膜的退行性過程[15-16]。Wei等[17]利用無標記定量蛋白質組學分析研究患有孔源性視網膜脫離、黃斑前膜、視網膜劈裂及黃斑裂孔的HM組及正常對照組玻璃體液中蛋白質的差異化表達。其發現HM組的前列腺素D合成酶(PGDS)及谷胱甘肽過氧化酶3(GPX3)蛋白表達顯著低于正常對照組。在HM組中,眼軸長于26.5~29.0 mm范圍的PGDS及GPX3表達更高,在眼軸>29.0 mm范圍的樣本中,紅細胞2相關核因子(NRF-2)表達量最低。
PGDS參與光感受器基質中脂類物質的轉運,通過調節免疫和炎癥反應有誘導細胞調亡和保護神經的作用[18-20]。眼底病變會影響玻璃體液中PGDS的濃度。在視網膜脫離患者的視網膜下液及增生型糖尿病視網膜病變患者玻璃體液中的PGDS均提高[21-23]。一項體外實驗表明,PGDS可潛在地預防氧化應激及與細胞凋亡相關的神經退行性疾病[24]。Wei等[17]研究表明,不同眼軸長度的HM患者玻璃體液中PGDS表達量不同。PGDS主要來源于RPE細胞,輕度眼球擴張、眼軸延長(RPE功能可正常發揮的情況下)患者眼中升高的PGDS濃度可通過減輕眼內氧化應激及阻止神經細胞調亡來發揮保護作用。當眼軸延長到一定程度、RPE細胞萎縮到達一定閾值時,PGDS的合成將減少。此時,減少的PGDS將不能充分發揮其預防氧化應激及保護神經細胞凋亡的有效作用,繼而影響HM眼底病變的發生和發展。
Wei等[17]的ELISA結果顯示,隨著HM患者眼軸延長,NRF-2的濃度下降,NRF-2作為一種主要的細胞抗氧化蛋白,在很多疾病的病理及細胞自我保護中發揮作用[25]。NRF-2在減輕炎癥反應、促進PGDS的表達及調節PGDS正反饋作用機制等方面發揮重要作用。NRF-2的減少將進一步減弱眼內抗氧化作用,減少眼內PGDS含量,對HM眼底結構保護作用減弱,產生不利影響。
1.3 其他蛋白
血清高表達蛋白除TTR外還包括結合珠蛋白(HP)、血清結合素(HPX)及載脂蛋白。四種蛋白質的升高具有一致性。HP是在肝臟合成的糖蛋白,在炎癥和自身免疫反應中起作用,也參與新生血管的形成。HPX可能與基質金屬蛋白酶(MMP)的增多有關,而MMP與其抑制劑參與了鞏膜重塑過程[26],且鞏膜重塑被視為與HM的眼軸增長密切相關。
2 細胞因子
2.1 血管生成相關因子
在40%~50%的HM患者中,視網膜的退行性改變可視為眼底的機械性牽拉所致,由于退行性改變與軸長并不特異相關,故機械性牽拉并非獨立影響因素,而玻璃體腔注射抗血管內皮生長因子(VEGF)藥物可延緩HM的進展;由此推測,促血管生成因子參與了近視的發生和發展[27]。Wei等[28]納入36例患有孔源性視網膜脫離、視網膜劈裂、視網膜前膜及MH眼底病變的HM患者和42例對照者,通過對玻璃體液進行多重熒光珠免疫測定測量了29種細胞因子表達水平,發現HM組患者玻璃體液中VEGF、單核細胞誘導蛋白-1及白細胞介素(IL)-5等血管相關生成因子濃度顯著高于對照組。這表明,HM患者玻璃體液中VEGF有所提高。
然而,Yuan等[29]納入180例需行白內障手術的患者,其中眼軸>25 mm的92例為HM組,眼軸≤25 mm的88例為對照組,檢測房水中IL-6、MMP-2及VEGF表達量。HM組VEGF濃度明顯低于對照組。其認為,低濃度的VEGF并非由于HM眼軸增長、眼球容積增加而導致的眼內細胞因子稀釋,可能是不同程度近視眼底改變中視網膜退化的一個標志,同時眼內一定水平的VEGF濃度對于視網膜神經的正常功能維持是必要的。
HM與缺血性視網膜疾病相關[30],色素上皮衍生因子(PEDF)是一個內源性的抗炎抗血管因子[31-33],VEGF可下調PEDF。Shin等[34]取21例HM患者及30例白內障患者房水樣本,進行ELISA試驗,HM組患者VEGF濃度低于白內障患者,VEGF濃度隨眼軸延長而降低,其中患有后鞏膜葡萄腫患者的房水樣本中VEGF濃度最低;而PEDF濃度高于白內障患者。VEGF由RPE細胞產生,HM患者的RPE細胞退化,VEGF濃度下降,VEGF下調PEDF的作用減弱,PEDF濃度上調,抗炎抗血管作用增強。VEGF/PEDF比率代表眼內平衡VEGF及PEDF的能力。HM患者RPE細胞中的VEGF/PEDF比率失衡。
然而,Ogata等[35]取23例HM患者房水及17例白內障患者房水,通過ELISA檢測發現HM組PEDF濃度低于白內障患者,其中患有脈絡膜視網膜萎縮的樣本中PEDF更低。PEDF來源于RPE細胞及視網膜神經上皮細胞,HM患者PEDF濃度低是由于RPE細胞及視網膜神經細胞的功能下降。
HM對脈絡膜厚度的影響大于視網膜厚度[36]。 Chen等[37]取需行白內障手術患者的房水及血清樣本,其中HM組36例,對照組42例。通過檢測其樣本中的VEGF含量發現,HM患者房水中VEGF濃度低于對照組,而HM患者血清中VEGF濃度與對照組差異無統計學意義,且房水VEGF濃度與脈絡膜厚度及眼軸長度均相關,而血清中VEGF濃度則與脈絡膜厚度及眼軸長度無相關性。HM患者眼中低濃度的VEGF可能與其滲出型老年性黃斑變性及糖尿病視網膜病變的低患病率相關。脈絡膜厚度或可作為房水中VEGF濃度的一項預測指標。Wakabayashi等[38]研究發現,HM患者房水中,患有脈絡膜新生血管(CNV)的患者房水中VEGF濃度高于無CNV患者,其認為VEGF參與了HM患者的CNV形成。房水中VEGF濃度或可成為隱匿性CNV的預測指標,進一步指導早期診斷及干預。同時,在關于HM的科學研究中,有無CNV可能會成為樣本中VEGF檢測的一項干擾指標,需注意控制干擾因素以確保實驗結果的準確性。目前,關于房水、玻璃體液及血清中VEGF及PEDF的含量在不同的研究中尚存爭議,二者與HM及其眼底疾病之間的因果關系及相互關聯尚不明確。未來仍需要更大樣本、更深入的探索進一步發現其具體參與機制。
2.2 炎癥因子
研究表明,自身免疫疾病患者HM發生率更高[39]。動物實驗發現,核因子(NF)-κB、 IL-66、腫瘤壞死因子(TNF)-α等炎性因子在HM眼中上調,使用阿托品、免疫抑制劑、環孢霉素A后可使其濃度降低[39]。曾患有過敏性結膜炎的兒童具有更高的近視風險[40]。過敏性結膜炎動物模型表現出較低的折射誤差和較長的眼軸[40]。IL-6及TNF-α可減弱角膜上皮細胞間連接,進而炎性因子易于通過角膜上皮細胞從而使視網膜上皮細胞分泌IL-6、TNF-α及IL-8等因子增加[40]。Wei等[28]研究還發現,HM患者IL-6、干擾素(IFN)-γ、IFN-γ誘導蛋白10、嗜酸性粒細胞趨化因子及巨噬細胞炎性蛋白(MIP)-1α等炎性因子濃度亦高于對照組。
Wang等[41]利用ELISA檢測HM患者房水樣本,未檢測出TNF-α表達,且樣本中IL-6、IL-8、IL-10及TNF-α含量與眼軸長度并無相關性。
綜上所述,HM患者玻璃體液中血管相關生成因子及炎性因子水平均有提高。但對于二者在HM眼底病變中具體參與機制仍不明確。目前,抗VEGF滴眼液已應用于增生性視網膜病變的研究[42]及青光眼小梁切除手術后抗濾過泡包裹及瘢痕形成的研究[43],并有研究發現其于角膜新生血管的作用(貝伐單抗2.5 mg/ml,2次/d)優于結膜下注射(貝伐單抗,0.2~0.5 ml,25 mg/ml)[44]。未來預防近視的發生和發展,干預HM眼底病變形成及進展的研究前景中,抗VEGF滴眼液、抗生素滴眼液及糖皮質激素滴眼液的靈活掌握及應用有望能成為一個新的突破口。
2.3 表皮生長因子
隨著眼軸延長,周邊部視網膜變薄,RPE細胞密度減少,后極部脈絡膜及鞏膜變薄。黃斑區視網膜厚度和RPE細胞密度以及全周Bruch膜厚度與眼軸長度并不相關。在眼軸增長過程中,眼球各層組織具體變化以及多巴胺、阿托品、轉化生長因子、成纖維生長因子等分子在其中的參與機制并不明確。研究表明,細胞測量珠陣列法檢測出HM患者房水中表皮生長因子明顯高于對照組,且在患有近視性黃斑病變的眼中表皮生長因子含量最高[45-48]。
2.4 轉化生長因子
Zhuang等[26]納入26例患有視網膜劈裂或黃斑裂孔的HM患者及患有視網膜前膜或黃斑裂孔的26例對照組,利用ELISA檢測HM患者玻璃體液中轉化生長因子(TGF)-β2的濃度,發現其與對照組無顯著差異。但在Zhu等[49]研究中,TGF-β2在HM患者房水中表達水平高于對照組,尤其在白內障5~6級核中更為顯著。TGF-β2作為眼組織中一種多功能分子,其在近視發病機制中的作用目前仍存在較多爭議。在關于HM眼底病變眼內液研究中,晶狀體核或者皮質的混濁程度分級或許應當作為參考因素或者變量因素進行研究及控制。
3 蛋白酶
3.1 MMP-2/金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)-2
鞏膜細胞外基質重塑在近視進展中發揮重要作用,而細胞因子和蛋白酶參與了鞏膜細胞外基質重塑[27]。MMP可降解膠原蛋白、明膠和細胞外基質中的其他成分。TIMP-2為其調節抑制劑[50-51]。
Zhuang等[26]發現,HM患者玻璃體液中MMP-2濃度顯著高于對照組,MMP-2/TIMP-2的比率亦高于對照組,MMP活性也較對照組升高。由此可見,近視發生和發展機制復雜,MMP-2及TIMP-2參與其中,但其具體作用機制及相互關系仍不明確。
Xi等[52]從基因層面研究發現,HM小雞鞏膜中MMP-2、TIMP-2及TGF-β2的mRNA表達均較高,且其mRNA表達與生物測量參數(眼軸長度及散光因素)有著廣泛的相關性;此外,TIMP-2 mRNA在中央角膜及鼻側鞏膜的表達也較高。這進一步證明MMP-2和TIMP-2等分子機制參與了眼球形成及重塑過程。
Yuan等[29]的實驗同時也發現,IL-6及MMP-2與HM患者的眼軸長度有強烈的正相關性。眼軸每增長1 mm,HM患者房水標本中IL-6濃度平均增加1.85 pg/ml,MMP-2濃度平均增加0.57~0.86 ng/ml。同時,MMP-2與眼軸的關聯性,男性強于女性。視網膜中IL-6可視為MMP-2的一個促發因素,首先起始于視網膜,之后到達鞏膜,引起鞏膜的重塑及變薄。Wang等[41]發現,IL-6與MMP-2的關系在神經性退行性病變及神經炎性病變中更為顯著,IL-6可根據其刺激因素不同在促炎作用及抗炎作用之間轉化。由此可見,IL-6與MMP-2參與近視發生和發展的具體機制復雜而有趣。更深入的研究將為我們對HM的認知提供更為有力的參考。
3.2 纖溶酶
Wen等[53]利用基于相對及絕對定量的液相色譜及串聯質譜蛋白質分析方法,發現HM患者房水中存在32種表達升高的蛋白質和26種表達下降的蛋白質,其中一些蛋白可能是HM病程發展的標志;其通過ELISA檢測發現,纖溶酶原蛋白的表達顯著升高。這提示纖溶酶原蛋白在HM發病及病程進展中可能扮演的特殊角色。
4 小結及展望
近視在世界范圍內發病率高,對青少年的視力影響顯著,HM引起的眼底病變常導致不可逆的視力損害甚至失明。HM及其眼底病變發病機制均不明確,微量樣本的眼內液檢測技術為其帶來了新的希望與前景。與HM相關的分子種類繁多、功能多樣,分子間相互作用交錯,分子機制復雜。隨著微量眼內液檢測技術的發展,在逐步揭示各分子在HM發病機制中作用的同時,有望未來成功輔助臨床工作,提供近視發生進展的前哨標志及早期干預的靶點,或可在分子水平針對發病機制為HM眼底病變提供靶向治療的新選擇。從而在真正意義上為減少近視患病人數,減輕HM對視力造成的嚴重危害提供有力幫助,切實提高HM及其高危人群的生存生活質量。