膠原交聯技術角膜疾病的原理及適應證

　　膠原交聯技術（collagen crosslinking，CXL）是近十幾年來眼科界在上具革命性的一種新技術，圓錐角膜發病率在世界上約為1/2300，中國大約有100多萬患者，既往該病沒有好的方法，患者到了晚期只能進行角膜移植，并發癥及費用較高。膠原交聯技術早先起源于歐洲，于1997年由Spoerl和Seiler報道，2003年報道了圓錐角膜臨床結果，現已有十幾年的應用歷史，改變了圓錐角膜患者的方法和生活質量，臨床效果非常好。其主要原理是將核黃素滲透到角膜基質內，然后通過波長370 nm的紫外線照射使膠原纖維之間的發生化學交聯，從而加強角膜的抗張力。其原理中有幾個值得注意的問題：

　　1. 核黃素是光敏劑，經紫外線照射后處于高活性狀態，根據氧的多少可產生自由基或高活性的單線態氧（oxygen singlets），然后激活一系列光化學交聯反應。

　　2. 后續的交聯反應詳細過程有幾種學說，主要學說有：單線態氧激活賴氨酰氧化酶通路，賴氨酸氧化酶可以將某些特定氨基酸的氨基轉化為醛基，這些基團既可以和鄰近的醛基自發地發生醇醛縮合反應，也可能與氨基酸的ε-氨基發生反應并產生共價鍵，并形成醛亞胺（aldimine）交聯。

　　3. 也有研究認為單線態氧并不通過賴氨酰氧化酶誘發交聯，而可能是通過另外的三個機制：①產生瞇唑啉酮，它可黏附于諸如組氨酸分子上并形成新的共價連接；②細胞外基質中內生羰基的生成可在該位置交聯；③核黃素分子自身退化并釋放2,3-丁二酮，而2,3-丁二酮可與基質蛋白中的內生羰基相互作用。

　　4. 交聯反應還會使膠原纖維增粗，并增強對各種膠原酶和蛋白酶的抵抗力。

　　對于膠原交聯原理的進一步研究，有助于進一步改進膠原交聯方法，提高臨床，減少可能的并發癥。

　　關于膠原交聯的適應證，目前比較公認和確切的包括各種角膜擴張性疾病，如圓錐角膜、球形角膜、透明性邊緣性角膜變性、角膜屈光手術后繼發圓錐等。還有感染性角膜炎、大泡性角膜病變也有一定。與傳統的角膜移植手術相比其主要的優勢就是簡單有效，并發癥少。而且在大部分情況下膠原交聯可以阻止圓錐角膜的發展，無需手術。

膠原交聯技術術后的角膜生物學反應

　　CXL膠原交聯技術術后的角膜生物學反應主要有以下幾項：

　　1. 角膜基質組織在CXL之后即刻與數月后的應力-應變的測量值明顯提高。

　　2. 基質組織在CXL后同時也具有了對酶消化作用更強的抵抗力，且增加程度與UVA照射強度有一定相關性。CXL后角膜基質對基質金屬蛋白酶的抵抗力也增加，特別是亞型MMP-1,2,9和13，同時在CXL后也發現了膠原退化和富含亮氨酸的蛋白多糖。CXL對保護膠原及蛋白多糖免于MMP裂解很可能在防止圓錐角膜及其他類型角膜擴張性病變的機制中發揮了重要作用。

　　3. 膠原纖維直徑的增加。

　　4. 基質水和作用降低。

　　5. CXL后的角膜I型膠原電泳形態也發生改變，會出現額外的分子大小約1000 kDa的條帶，對硫基乙醇，熱和蛋白酶均抵抗。

　　6. 在角膜前部基質（250~300 μm）的基質細胞會發生凋亡。在CXL幾周后，新的、被激活的角膜基質細胞會從邊緣向中部遷移。CXL引起細胞損傷的修復機制以及向結構和細胞的轉化可以持續到36個月。

　　7. CXL后上皮下神經叢有明顯形態學改變。

　　這些生物學改變與并發癥有一定的關聯性。CXL之后的并發癥很少，但是也有一些個案報道。這些并發癥包括haze，感覺減退，感染性和非感染性角膜炎，角膜緣干細胞損傷，內皮細胞損傷等。

如何減少膠原交聯技術的并發癥

　　要較大程度地減少CXL的并發癥需要特別注意從以下幾方面：①膠原交聯的并發癥之一就是角膜感染、疼痛。這主要發生在刮除上皮的經典方法（epi-off）。另外與術后戴角膜繃帶鏡以及局部應用糖皮質激素有一定關系。要減少這一并發癥，可以改用不刮除上皮的改進方法，或常規應用抗生素眼水等措施；②二、并發癥是haze，這與后的細胞凋亡、再生、炎癥等有關。但是也多發生在去上皮的方法，不過大部分會在后1年內消失或減輕；③角膜感覺減退與上皮下神經受損有關，但是也可以逐漸恢復；④角膜緣干細胞損傷，更多的發生在透明性邊緣性角膜變性病例，時紫外線會損傷局部干細胞，應該在照射時遮蓋保護角膜緣部位；⑤角膜內皮損傷很少見，只要以保角膜厚度在400 μm以上，紫外線不會達到內皮細胞造成損傷。但是如果術中因為長時間暴露角膜造成角膜脫水變薄，要多加注意。對于一些較薄的病例，可以采取術中低滲液制造角膜水腫或不去上皮的方法。

開展膠原交聯技術的經驗、成果和進展

　　CXL盡管在國外已經應用于臨床十幾年了，也得到了認同，但是為了提高，新的方法一直在不斷探索。包括縮短時間、提高核黃素滲透效率等，還有很多不同于核黃素的新試劑在實驗中。另外該技術尚未正式引進到我國臨床應用，估計近期會得到批準。由于這些原因，我們在愛爾眼科研究所開展了有限的臨床觀察。

　　我們的研究小組主要觀察不去上皮的膠原交聯方法的臨床效果。采取特殊的核黃素增滲劑，短時間脈沖照射的方法。不去上皮并發癥少，而增滲劑會提高，降低上皮屏障對的影響，而且可以角膜更薄的病例。脈沖照射的方法，為局部增加氧氣，會增強交聯反應效果。我們應用共焦顯微鏡、眼前節OCT、地形圖等初步觀察，發現該方法術后不適感輕微，未發現感染等并發癥。觀察期內病變穩定，沒有進展，但是長期有待觀察。