文献解析:圆锥角膜
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圆锥角膜是一种进行性角膜扩张性疾病,引起生物力学稳定性丧失和角膜变薄。组织学改变主要发生在基质中,其特征是胶原层数量减少、胶原层结构改变和角膜细胞减少,随着病情的发展,角膜变薄致使角膜突出,导致角膜光学功能的不规则变化,以及其他特征性圆锥角膜特征Fleischer环和Vogt纹。
滑铁卢大学视光与视觉科学院在隐形眼镜诊所筛选并招募了20名受试者(11人完成)。探讨具有不同角膜缘间隙设计的圆锥角膜巩膜镜片佩戴者的镜片后泪膜中炎症介质水平的变化。作者报道了圆锥角膜中胶原溶解和凝胶溶解活性增加。相关报道也证实了与圆锥角膜发病有关的特异性基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)过度表达最终导致圆锥角膜基底膜和基质组织的降解。


泪液分析有助于临床医生更好地了解圆锥角膜潜在的眼部炎症以及与配戴隐形眼镜相关的并发症,这项研究旨在调查圆锥角膜巩膜镜片佩戴者中巩膜镜片设计的变化如何改变其与眼表的相互作用。特别是角膜缘清除率(低和高)对圆锥角膜巩膜镜片佩戴者泪液细胞因子/蛋白酶浓度的影响。
任何眼部刺激,如配戴隐形眼镜,都会改变炎症介质或细胞因子的水平,并对角膜生理产生相应的影响。白细胞介素(interleukin,IL)水平的升高与眼表的机械刺激有关,尤其与长时间佩戴软性硅水凝胶镜片有关。这些细胞因子水平的变化也可出现与佩戴隐形眼镜相关的并发症,如隐形眼镜急性红眼和角膜新生血管形成。在圆锥角膜中,促炎细胞因子IL-1β;肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)参与蛋白酶的上调,基质组织内胶原层的蛋白水解,和诱导角膜细胞凋亡增加可能是对机械创伤和/或氧化应激的反应,继发于剧烈的眼部摩擦。此外,有研究报告圆锥角膜患者角膜基质部位成纤维细胞较正常人角膜IL-1的膜结合位点数量增加了四倍,炎症反应增强,如IL-6、TNF水平升高,MMP也在圆锥角膜刚性透气镜片佩戴者中被发现。


泪液细胞因子和蛋白酶分析结果如图1A到F及表3所示:在与低、高角膜缘清除率相关的炎症介质水平的比较中,没有发现等效性(P>0.05)。IL-1差异显著(图1A),TNF-α (图1D)和MMP-1(图1E)在从低至高角膜缘清除率晶状体收集的泪液样本中均有发现。高角膜缘间隙晶状体磨损与IL-1水平升高及MMP-1和MMP-9水平下降有关。
比较连续采集的泪液样本(从第一组和第二组研究镜片的接触镜碗中采集)时,没有发现炎症介质水平的差异(P>0.05),但MMP-9的水平高于第二组镜片(P=0.03)。
本研究中观察到的角膜缘间隙范围不应妨碍角膜缘组织的氧气输送同时为晶状体提供足够的支撑,以避免晶状体和眼表之间产生任何不必要的机械相互作用或支撑。研究晶状体的角膜缘区设计为变化约50%(μm)并模拟大多数巩膜晶状体从业人员通常看到并认为可以接受的角膜缘间隙的高低范围。在角膜缘间隙的高低范围中,这项研究的假设是,巩膜晶状体适配特征中较不理想的角膜缘清除可能与炎症介质水平增加和眼部生理改变有关。IL-1β 随着巩膜晶状体缘清除率的增加水平而显著增加12%。IL-1β 是其他细胞因子的有效诱导剂,包括IL-6和IL-8以及TNF-α,此外,IL-1β 调节角膜细胞凋亡和角膜组织结构。



总结

该研究中观察到巩膜镜片适配特征中较不理想的角膜缘清除可能与炎症介质水平增加和眼部生理改变有关。IL-1β 随着巩膜镜片缘清除率的增加水平而显著增加12%。IL-1β 是其他细胞因子的有效诱导剂,包括IL-6和IL-8以及TNF-α,此外,IL-1β 调节角膜细胞凋亡和角膜组织结构。
TNF-α由角膜上皮细胞产生,促进结膜血管扩张、水肿和白细胞募集,圆锥角膜和对照之间TNF-α水平的差异为41%,圆锥角膜刚性透气性接触镜佩戴者和对照组之间的差异为57%。有报道提示圆锥角膜人群中使用角膜硬性透气性接触镜的人数增加了5倍,差异为82%。这项研究注意到了对TNF-α水平的类似影响,当巩膜镜片的角膜缘间隙增加约50%(μm)时,差异为56%。由于TNF-α可导致IL-6的增加,角膜缘清除率增高可能导致圆锥角膜的炎症反应加重。
MMP-1和MMP-9是胶原降解酶家族的一部分,在正常角膜生理中发挥重要作用:即在细胞凋亡和伤口愈合中发挥重要作用。需要注意的是,健康角膜组织中不应有MMP-1;在该项研究中,较高的角膜缘清除率增加63%MMP-1水平。由于MMP-1的增加与急性缺氧状态有关,角膜缘区较厚的镜片后泪膜可能与更大的炎症反应有关。相反,MMP-9的水平随着角膜缘清除率的增加而降低(统计学显示不显著)。泪膜中MMP-9水平升高表明角膜上皮对应激或损伤的炎症反应,圆锥角膜和正常角膜中巩膜镜片的磨损并与复发性角膜糜烂有关,研究发现圆锥角膜人群中,角膜刚性透气性镜片的磨损增加了MMP的水平(差异33%)。在这项初步研究中,无论角膜缘清除情况如何,第二组研究镜片中MMP-9的水平差异均增加了47%。累积的巩膜镜片磨损时间可能与MMP-9的上调有关。这种蛋白酶的水平由IL-1调节和促进TNF-α 而被MMP-1抑制。TNF-α与IL-1呈负相关变化, 本研究中注意到的可能与MMP-1的抑制下调MMP-9有关。
在这项研究中,巩膜镜片角膜缘清除率较高时增加IL-1β 、MMP-1水平升高。据报道,这两种炎症介质都随着角膜接触镜的佩戴而增加(氧传递能力降低)。相反,角膜缘清除率较低时MMP-9水平相对增加,表明上皮完整性发生改变,与复发性角膜糜烂相似。在为期2周的研究期间,角膜缘清除率越高,各种细胞因子水平的增加越大,从而导致更易发炎的情况。长期不适当的角膜缘清除量持续改变角膜生理,可能加速圆锥角膜患者角膜扩张的进展。
受限于受试者的数量以及时间,研究所给的数据有限,或可进一步进行深入探讨研究!但其提出的泪液细胞因子/蛋白酶检测或许可对预防圆锥角膜患者角膜扩张有积极作用,同时也为角膜接触镜的佩戴及设计的选择提供一定的可参考性。

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基因水平:PCR Array
蛋白水平:MSD、Luminex、CBA、Antibody Array、ELISA
细胞水平:磁珠分选、流式细胞分析
组织水平:多重免疫组化、病理分析

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