结膜松弛症的发病机制研究
结膜松弛症(conjunctivochalasis, CCh)的确切发病机制目前还不是十分清楚。有学者认为,CCh是一种老年性变性疾病,这种变性疾病的特征性病理改变-弹性纤维变性、胶原纤维融解已经被有关CCh的病理和OCT对CCh结膜厚度测量的结果所直接或间接证实。Watanabe A和张兴儒等的研究发现,结膜松弛症结膜的弹力纤维断裂、胶原纤维融解呈稀疏排列;张兴儒等对结膜松弛症结膜厚度的测量发现,结膜松弛症的结膜厚度明显比非结膜松弛症的正常同龄人薄:60~79岁年龄组正常人群结膜厚度为(222.20±35.50)μm,而结膜松弛症患者的结膜厚度为(203.61±31.90)μm;70~79岁年龄组正常人群结膜厚度为(209.47±33.52)μm,而结膜松弛症患者的结膜厚度为(193.89±21.23)μm。结膜厚度变薄说明结膜松弛症结膜中存在着纤维融解等病理改变。
弹力纤维变性、胶原纤维融解亦见于睑裂斑、翼状胬肉以及老年性皮肤松弛等与光化学性损伤(actinic damage)有关的疾病。结膜松弛症体外培养的结膜成纤维细胞上调表达金属基质蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs):MMP-1、MMP-3、MMP-9,这种蛋白酶含量的变化与紫外线引起的皮肤光化学损伤类似。以上证据表明,CCh可能是一种老年性退行性疾病。
然而,CCh患者结膜所表现的松弛及皱褶提示,胶原纤维融解活动的增强似应参与了CCh的发生和发展,而胶原融解的增强与调控细胞外基质的降解酶活性增加有关。金属基质蛋白酶是一组调控和降解细胞外基质的蛋白酶,这些蛋白酶由包括结膜成纤维细胞在内的多种细胞合成和分泌,同时这些细胞也合成和分泌MMPs的抑制因子(inhibitor of MMPs, TIMPs)。组织中MMPs和TIMPs水平的平衡调控了细胞外基质中包括胶原纤维和弹力纤维的蛋白降解活动。MMP有两种形式:MMP前体蛋白(pro MMP)和活化型MMP(act MMP)。Ward等检测到松弛结膜组织上皮细胞及基质成纤维细胞中MMP-1、MMP-3等阳性细胞数均较正常结膜组织中的含量高;Li等的研究发现,结膜松弛症成纤维细胞裂解液及培养上清液中MMP-1、MMP-3的表达量和酶活性均显著高于正常结膜组织;Guo等在结膜松弛症成纤维细胞的裂解液及培养上清液中均检测到act MMP-1和act MMP-3,而正常组织中仅在细胞裂解中检测到pro MMP-1;Acera等检测到结膜松弛症泪液中pro MMP-9含量明显高于正常组,且act MMP-9仅在结膜松弛症泪液中表达。Li等的研究在发现结膜松弛症结膜成纤维细胞上调表达MMP-1和MMP-3的同时,TIMP-2和TIMP-4等的表达并未发生显著变化,由此导致的MMPs/TIMPs的比例失衡使结膜细胞外基质的胶原纤维和弹力纤维融解活动相对增强。
进一步的研究证实,CCh患者的眼表包括泪液中,促炎反应因子(proinflammatory cytokines)表达增加。这些因子包括:白介素(IL-1、IL-6、IL-8及IL-10等)和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)等。Erdongan-Poyraz等发现,IL-6和IL-8在泪液中的含量与结膜松弛症的结膜松弛程度呈平行关系;张兴儒等研究结膜松弛症的泪液蛋白组学后发现,炎性因子A1AG和S100-A9表达上调。A1AG是炎症和组织损伤的急性反应物,通过促进组织因子表达和单核细胞分泌TNF-α参与细胞炎性反应;Acera等发现泪液中炎症及氧化应激的标志蛋白S100-A4、S100-A8及S100-A9的表达增加,此3个细胞因子均可诱导白细胞迁移和炎性细胞因子释放,S100-A4还能上调MMP-9的合成和分泌。结膜松弛症结膜炎性活动增加还可以通过某些相关抗炎因子的活性增加加以佐证:肿瘤坏死因子刺激基因 (tumor necrosis factor-stimulated gene, TSG)是一种炎性反应保护基因,当机体受到损伤或发生炎症反应,主要由树突状细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、激活的内皮细胞、肾脏系膜细胞等骨髓源细胞产生,还能以预存的方式储存于中性粒细胞的特殊颗粒中;TSG-14作为一种可溶性模式识别受体,可以与多种可溶性受体配体结合,参与免疫防御、调节炎症反应、细胞凋亡、参与细胞外基质的重建。有关TSG的研究发现,TSG在结膜松弛症的结膜基质及Tenon囊中的表达明显高于正常结膜,而用TSG SiRNA干扰结膜成纤维细胞,发现其表达的MMP-1和MMP-9均显著降低,鉴于肿瘤坏死因子和白细胞介素可以促使结膜成纤维细胞上调表达TSG,反过来说明,结膜松弛症患者的TNF和IL等炎性因子活性增强。这些炎性细胞因子可以使结膜成纤维细胞的MMPs活性增加,松弛结膜切除后,ProMMP-9较术前明显减少,因此更说明MMPs增加是结膜松弛症发病的中心环节,而眼表、泪液以及泪腺的炎性反应是MMPs表达增加的重要原因。但是,通过对CCh患者的松弛结膜标本的病理研究发现,结膜组织中并非一定有明确的炎性细胞浸润,因此,这种眼表的炎性反应不完全等同于临床常见的特异性或非特异性炎性反应。这种源于血管内皮的非活动性或者称为沉默的炎性反应(silent inflammation)系因活性氧(reactive oxygen species)和氧化应激累积增强启动了核转录因子(nuclear transcription factor)-kB通道介导的炎性反应而无须炎性细胞的趋化和浸润。
通过对脂质过氧化反应(lipid peroxidation)的标志物-乙酰基赖氨酸(hexanoyllysine, HEL)和氧化DNA损伤的标志物8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxy-2-deoxyguanosine, 8-OHdG)的免疫组织化学研究发现,CCh结膜组织中这两个蛋白的表达明显高于其在用于对照的老年性白内障患者结膜中的表达,而且这两种标志物在CCh患者的泪液中以及结膜血管内皮细胞中的表达也明显高于非结膜松弛症的对照组。这些证据表明,应激反应可能通过损伤结膜、角膜上皮和(或)损伤结膜血管内皮导致炎性因子的释放而参与了结膜松弛症的发生和发展,这种参与的最终环节可能还是炎性反应。
当然,眼表上皮和结膜血管的损伤也可能源于多种原因导致的眼睑的非正常机械摩擦,如眼睑畸形、眼睑张力增强等。不能忽视的是,在结膜松弛发生以后,眼睑因瞬目而与结膜的摩擦增强,因此,即使在眼睑不存在异常的情况下,机械摩擦亦是结膜松弛进展的一个重要因素。除了导致以上的结膜机械摩擦外,眼睑异常同时会导致泪液清除率下降,其结果是泪液中促炎因子浓度、泪液渗透压增高。促炎因子在结膜松弛症发生和发展中的作用已如前述。
研究发现,中度结膜松弛症的泪液渗透压(297.7±6.8)mOsm/L与正常对照(290.3±8.2)mOsm/L组没有明显差异,但严重的结膜松弛症泪液渗透压明显高于对照组(316.8±16.5)mOsm/L。高泪液渗透压会导致眼表细胞损伤,其结果是炎性细胞因子释放增加,由此可见,高泪液渗透压仍然透过炎症而影响结膜。然而,高泪液渗透压是结膜松弛症发病的一个原因还是结果目前还难以界定,但是两者在结膜松弛症发病中因互为因果而形成恶性循环是可以明确的。类似的关系还有干眼症和结膜松弛症。干眼症会导致眼表细胞损伤,眼表炎症以及泪液渗透压增高,这些因素均与结膜松弛症有密切的关系,而且互为因果。
总之,结膜松弛症的发病原因还不十分明确,老年性退行性变化、干眼症、眼表炎症、眼睑张力和外形异常以及泪液渗透压的改变都可能是结膜松弛症发病的重要因素(表5-1),这些因素可能互相影响而促进结膜松弛症的发生和发展。
图5-1 结膜松弛症发病机制