李绍伟教授胶原交联技术面面观

——医院李绍伟教授访谈

胶原交联技术治疗角膜疾病的原理及适应证

　　胶原交联技术（collagencrosslinking，CXL）是近十几年来眼科界在国际上最具革命性的一种新技术，圆锥角膜发病率在世界上约为1/，中国大约有多万患者，既往该病没有好的治疗方法，患者到了晚期只能进行角膜移植，并发症及费用较高。胶原交联技术最早起源于欧洲，于年由Spoerl和Seiler首次报道，年报道了治疗圆锥角膜临床结果，现已有十几年的应用历史，彻底改变了圆锥角膜患者的治疗方法和生活质量，临床效果非常可靠。其主要原理是将核黄素渗透到角膜基质内，然后通过波长nm的紫外线照射使胶原纤维之间的发生化学交联，从而加强角膜的抗张力。其原理中有几个值得注意的问题：

　　1.核黄素是光敏剂，经紫外线照射后处于高活性状态，根据氧的多少可产生自由基或高活性的单线态氧（oxygensinglets），然后激活一系列光化学交联反应。

　　2.后续的交联反应详细过程有几种学说，主要学说有：单线态氧激活赖氨酰氧化酶通路，赖氨酸氧化酶可以将某些特定氨基酸的氨基转化为醛基，这些基团既可以和邻近的醛基自发地发生醇醛缩合反应，也可能与氨基酸的ε-氨基发生反应并产生共价键，并形成醛亚胺（aldimine）交联。

　　3.也有研究认为单线态氧并不通过赖氨酰氧化酶诱发交联，而可能是通过另外的三个机制：①产生眯唑啉酮，它可黏附于诸如组氨酸分子上并形成新的共价连接；②细胞外基质中内生羰基的生成可在该位置形成交联；③核黄素分子自身退化并释放2,3-丁二酮，而2,3-丁二酮可与基质蛋白中的内生羰基相互作用。

　　4.交联反应还会使胶原纤维增粗，并增强对各种胶原酶和蛋白酶的抵抗力。

　　对于胶原交联原理的进一步研究，有助于进一步改进胶原交联方法，提高临床疗效，减少可能的并发症。

　　关于胶原交联的适应证，目前比较公认和确切的包括各种角膜扩张性疾病，如圆锥角膜、球形角膜、透明性边缘性角膜变性、角膜屈光手术后继发圆锥等。还有感染性角膜炎、大泡性角膜病变也有一定疗效。与传统的角膜移植手术相比其最主要的优势就是治疗简单有效，安全性高，并发症少。而且在大部分情况下胶原交联可以阻止圆锥角膜的发展，无需手术。

胶原交联技术术后的角膜生物学反应

　　CXL胶原交联技术术后的角膜生物学反应主要有以下几项：

　　1.角膜基质组织在CXL之后即刻与数月后的应力-应变的测量值明显提高。

　　2.基质组织在CXL后同时也具有了对酶消化作用更强的抵抗力，且增加程度与UVA照射强度有一定相关性。CXL后角膜基质对基质金属蛋白酶的抵抗力也增加，特别是亚型MMP-1,2,9和13，同时在CXL后也发现了胶原退化和富含亮氨酸的蛋白多糖。CXL对保护胶原及蛋白多糖免于MMP裂解很可能在防止圆锥角膜及其他类型角膜扩张性病变的机制中发挥了重要作用。

　　3.胶原纤维直径的增加。

　　4.基质水和作用降低。

　　5.CXL后的角膜I型胶原电泳形态也发生改变，会出现额外的分子大小约0kDa的条带，对硫基乙醇，热和蛋白酶均抵抗。

　　6.在角膜前部基质（~μm）的基质细胞会发生凋亡。在CXL几周后，新的、被激活的角膜基质细胞会从边缘向中央迁移。CXL引起细胞损伤的修复机制以及向正常结构和细胞的转化可以持续到36个月。

　　7.CXL后上皮下神经丛有明显形态学改变。

　　这些生物学改变与并发症有一定的关联性。CXL之后的并发症很少，但是也有一些个案报道。这些并发症包括haze，感觉减退，感染性和非感染性角膜炎，角膜缘干细胞损伤，内皮细胞损伤等。

如何减少胶原交联技术的并发症

　　要最大程度地减少CXL的并发症需要特别注意从以下几方面：①胶原交联的并发症之一就是角膜感染、疼痛。这主要发生在刮除上皮的经典方法（epi-off）。另外与术后戴角膜绷带镜以及局部应用糖皮质激素有一定关系。要减少这一并发症，可以改用不刮除上皮的改进方法，或常规应用抗生素眼水等措施；②第二个并发症是haze，这与治疗后的细胞凋亡、再生、炎症等有关。但是也多发生在去上皮的治疗方法，不过大部分会在治疗后1年内消失或减轻；③角膜感觉减退与上皮下神经受损有关，但是也可以逐渐恢复；④角膜缘干细胞损伤，更多的发生在透明性边缘性角膜变性病例，治疗时紫外线会损伤局部干细胞，应该在照射时遮盖保护角膜缘部位；⑤角膜内皮损伤很少见，只要保证角膜厚度在μm以上，紫外线不会达到内皮细胞造成损伤。但是如果术中因为长时间暴露角膜造成角膜脱水变薄，要多加注意。对于一些较薄的病例，可以采取术中低渗液制造角膜水肿或不去上皮的方法。

开展胶原交联技术的经验、成果和进展

　　CXL尽管在国外已经应用于临床十几年了，疗效也得到了认可，但是为了提高疗效，最大程度提高安全性，新的治疗方法一直在不断探索。包括缩短治疗时间、提高核黄素渗透效率等，还有很多不同于核黄素的新试剂在实验中。另外该技术尚未正式引进到我国临床应用，估计近期会得到批准。由于这些原因，我们在爱尔眼科研究所开展了有限的临床观察。

　　我们的研究小组主要观察不去上皮的胶原交联方法的临床效果。采取特殊的核黄素增渗剂，短时间脉冲照射的方法。不去上皮更加安全，并发症少，而增渗剂会提高疗效，降低上皮屏障对疗效的影响，而且可以治疗角膜更薄的病例。脉冲照射的方法，为局部增加氧气，会增强交联反应效果。我们应用共焦显微镜、眼前节OCT、地形图等初步观察，发现该方法术后不适感轻微，未发现感染等并发症。观察期内病变稳定，没有进展，但是长期疗效有待观察。

来源：《国际眼科时讯》