后发性白内障的细胞分子学机制及其药物防治 2008年01月24日

1．前言
　　超声乳化、现代白内障囊外摘出联合后房型人工晶状体植入术是目前白内障患者主要复明手术，但术后晚期发生的后发性白内障(PCO) 是影响白内障患者术后视力恢复的主要因素，目前预防后发性白内障的发生有非常重要的实际意义。现已证实，残存的晶体上皮细胞的增生、迁移以及胶原和基底膜样物质的分泌是后发性白内障形成的主要原因[1]。本文旨在从细胞分子水平上探讨后发性白内障的发生机制，治疗及预防方法。

2．后发性白内障的组织病理学研究
　　正常人晶状体上皮细胞(HLEC)仅限于前囊下、赤道部及赤道弓部，为单层立方上皮，分为三个不同的生物活性区域：中央区、赤道前区和赤道区。有丝分裂在年轻人的晶体分布于整个前囊。而在成人，大多数有丝分裂发生于赤道前区。晶体上皮细胞是晶体中保持增殖与分化能力的成分[2,3]。白内障囊外摘除术相当于一个创伤。一方面，失去皮质的压力，晶体上皮细胞失去单层性，并加速向成纤维细胞转化[3]。另一方面，房水中的一些细胞因子作用于它，引发修复机制，表现为上皮细胞移行，增殖和向成纤维细胞转化。Jaffen报道[3,4]：晶体上皮细胞在后囊增殖、移行可呈不同形态：①形成细胞株，残留的晶体上皮细胞异常增大、肿胀、形似肥皂泡，称为Elsching氏珍珠样小体。②晶体上皮细胞化生．并形成纤维膜。③Elsching氏珍珠样小体和纤维膜同时存在。④形成Sommering氏环。

2．相关的细胞分子学机制
3．1 生长因子
　　生长因子是血液和组织自身形成的多肽物质。通过把愈合所必需的物质聚集到创伤部位和诱导细胞增殖，在创伤愈合过程中起着重要作用。后发性白内障也是一个创伤修复的过程。许多学者证实，在体外，外源性生长因子：成纤维细胞生长因子（bFGF）、表皮生长因子（EGF）、胰岛素样生长因子（IGF）和胰岛素等均可促使晶体上皮细胞增殖，分化及分泌胶原纤维[5]。
3．2 细胞因子
　　研究较多的有INF、TNF、IL。白障术后由于血-房水屏障的破坏，含有许多细胞因子的血清释放入房水，其中IL-1、IL-6可促进体外培养的HLEC的增殖和胶原合成。呈剂量依赖性关系[6]。INF是一种抗纤维化因子，它对体外培养HLEC增殖和胶原合成有明显抑制作用，且可对抗血清对细胞的促增殖作用。其作用机理可能是使处于G0期的静止细胞不能进入G1期和S期，或使G、S期或有丝分裂期延长。对胶原合成的影响可能与降低了Ⅰ、Ⅳ型前胶原mRNA的表达水平有关[6]。目前所发现的同PCO有关的细胞因子，都属于“同炎症反应有关的细胞因子”。它们即可由炎症细胞产生又可活化炎症细胞。因此抑制炎症反应在预防PCO中有重要地位。
3．3 细胞外基质
　　细胞外基质（Extracellular Matrix,ECM）是细胞在生长和分化过程中合并分泌到细胞外的一些分子物质，ECM包括糖蛋白（GP）和蛋白聚糖（PG）二大类。GP包括胶原，纤维粘连蛋白（FN）和层粘蛋白（CM）。PG包括非硫酸化氨基多糖和硫酸化氨基多糖。ECM与后囊混浊的关系包括二个方面：1）是构成纤维化型混浊的重要成分，混浊的后囊膜经免疫电镜显示其纤维类型有Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅳ型胶原，并含有硫酸乙酰肝素等蛋白多糖类物质。免疫组化显示，增生的晶体上皮细胞表达Prolyl-4-羧酸酶，Prolyl-4-羧酸酶与[7，8]胶原前体蛋白的合成有关，在许多胶原纤维异常积累的病理状态时，该酶的活性增高。2）细胞外间质可调节细胞生长分化及细胞运动。晶体后囊的主要成分如胶原纤维Ⅳ，层粘蛋白及纤维粘连蛋白，在体外均有促进晶体上皮细胞增殖移行作用。细胞移行是细胞表面的粘附分子与细胞内骨架蛋白及细胞外基质相互作用的结果。粘附分子是跨膜蛋白质，其胞外部分与另一粘附分子或细胞外基质相互作用，胞内部分与细胞内骨架蛋白关系密切。晶状体上皮细胞表达整合素、CD44等粘附分子。晶状体摘除后，后囊及人工晶体表面可检测到许多正常时没有的细胞外间质。可以推测，白内障术后残留的晶状体上皮细胞通过细胞膜上的粘附分子与细胞外的细胞外间质及细胞内骨架蛋白相连，促使细胞移行及造成晶体后囊膜皱缩。近年来的研究表明，抑制晶体细胞表面的粘附分子可以抑制晶体上皮细胞的移行。
3．4 细胞凋亡
　　细胞凋亡是一种生理性细胞死亡，在凋亡过程中，细胞发生一系列形态学和生化学变化，如细胞核固缩，染色质浓缩，核酸内切酶活性，DNA降解等，最终形成凋亡小体，被邻近细胞吞噬。创伤愈合研究较多的是皮肤组织，在纤维化过程中，上皮细胞和纤维细胞分化为肌纤维细胞，分泌大量细胞外物质，继而通过凋亡而消失。正常的晶体组织中不含有肌纤维细胞，但在白内障术后，部分晶体上皮向肌纤维细胞转变，细胞内表达a-SMA，培养的晶体上皮细胞在TGF刺激或在Ⅰ型胶原蛋白诱导下，亦可转为肌纤维细胞。1997年Kato[9]等于实验兔眼模型中，发现术后第三天晶体上皮细胞向肌纤维细胞化生，而后通过凋亡逐渐消失。由于肌纤维细胞可分泌大量的细胞外间质，并且其中的细胞骨架通过细胞膜上的粘附分子与细胞间质相互作用，导致囊膜的皱缩，是形成纤维化型后囊混浊的主要原因。我们有理由认为，如果某些因素导致肌纤维细胞不发生凋亡或者延迟凋亡，均会引起后囊膜上大量的胶原纤维沉积，导致后发性白内障的发生。

4．后发性白内障的药物防治研究
4．1 抗肿瘤药物
　　目前研究得最多的药物有：甲氨喋呤，用药组的晶体后囊无明显晶体上皮细胞增殖和炎症细胞吸附，角膜内皮等眼内组织无明显病理改变，因此其能成为预防后发性白内障较为安全的药物；柔毛霉素(DNR)和骆驼蓬总碱(TAH)注入眼内后，组织病理学表明：TAH引起LEC的空泡变性、核固缩并能明显抑制兔眼LEC增殖，且对角膜内皮和其他组织无明显毒性，可成为防治后发障的药物；而DNR虽可明显抑制LEC增生,但角膜基质层明显水肿并伴有大量炎症细胞浸润，其表现了明显的眼部毒性，有待进一步研究其用药方法及浓度。g-干扰素(g -INF)在10E3—10E4Iu／m1浓度能抑制免晶体上皮细胞的生长；三尖杉酯碱和5-Fu能明显抑制残留晶体上皮细胞的增殖，电镜下可见细胞浆空泡变性，线粒体肿胀等形态改变。阿霉素对体外培养的晶体上皮细胞有明显的抑制作用，其打破细胞凋亡与增殖的动态平衡通过启动晶体上皮细胞内在“自杀”程序而致细胞程序性死亡，从而抑制后发障；柔红霉素对晶体上皮细胞有明显的抑制作用，且呈浓度依耐性改变；丝裂霉素C能选择性的抑制DNA、RNA和蛋白质的合成，从而抑制细胞的分化和增殖。
4．2 全反式维甲酸(atRA)
　　维甲酸是一类天然或合成的具有维生素A结构或活性的化合物。维甲酸对细胞的增殖、分化及发育过程有很强的调节作用。目前RA已被用于临床急性早幼细胞性白血病的治疗及多种癌前病变的实验性治疗。在眼科，在RA已被用于治疗于燥性角结膜炎等眼病。有学者研究表明，RA可用于眼的增殖性病变。维甲酸是通过与细胞浆纤甲酸蛋白结合(RABP)、继而通过细胞核上的维甲酸受体(RARS)调控其基因表达来发挥抗细胞增殖的作用。其不具有细胞毒性，因此是一种比较理想的抗细胞增殖的药物，目前维甲酸抑制晶体后囊混浊的实验已有报道。
4．3 促进眼内组织纤溶的药物
　　牛人工晶体植入术后，LEC中均有纤溶原激活物-1（PIA-1）的mRNA的表达。该蛋白酶是引起术后后囊混浊的主要原因[10]。因此治疗就可以放在激活组织纤溶酶这一点上。组织纤溶酶原激活剂(t—PA)具有显著抑制纤维蛋白渗出及眼内纤维膜形成的作用，因而可作为防治后发障的一种药物[11]。
4．4 通过限制生长及细胞因子的作用而起效的药物
　　成纤维细胞生长因子(FGF)能够促进晶体上皮细胞的增殖，而皂角甙(saponin，SAP)能够对抗细胞的有丝分裂，通过化学偶合或基因重组的方法将碱性bFGF与SAP共价结合，将其植入囊袋内，特异性的作用于晶体上皮细胞的增殖和分化，从而达到降低后发障的发生率[12]。曲尼司持滴眼液可能通过降低TGF—b的释放从而阻止胶原化合物的合成，从而可在术后早期阶段有效地防止PCO[13]。生长因子抑制剂苏拉明[14]能将牛晶体上皮细胞阻抑于细胞增殖周期的G2／M期。且其抑制程度随作用时间的延长和试剂浓度的升高而逐渐增强.
4．5 通过细胞粘附分子及其配体起作用的药物
　　整合亲家族正是一类参与细胞与细胞外基质(ECM)免疫反应的粘附分子。Palmade等[15]认为后发障形成中的细胞移行、沿后囊膜增殖．同整合素家族CAM有关。进而找出二肽序列Arg-Gly-Asp是配体中识别的主要成分。并把—种CAM阻滞剂LCM1910释放到ECM和晶状体后囊中，能有效的阻止细胞的增生移行。白内障手术中暴露了晶状体自身抗原，加之手术技巧不完善，残留多量的LEC必将引起免疫反应。而免疫反应中CAM的作用不可忽视，如能有针对性的抑制其配受体之间的结合，或抑制结合后的信号传递值得深入研究。
4．6 非甾体类抗炎药
　　双氯灭痛是非甾体类抗炎药的一种，其作用机制是抑制环氯酶活性而阻断花生四烯酸向前列腺素转化。同时还直接促进花生四烯酸减少。间接影响其另一个重要代谢产物白三烯的合成。Seki等[16]研究证实：白内障囊外摘除联合人工晶体植入术后长期点用双氯灭痛眼药水，可明显减轻晶体后囊混浊。Nishi等认为白内障术后血一房水屏障破坏、房水中细胞因子和PGE2含量增高、刺激晶体上皮细胞增殖和移行、而晶体上皮细胞增殖的过程中可进一步释放和产生PGE2加重晶体后囊混浊。双氯灭痛可抑制PGE2的合成，且对眼内组织无毒性：此药对PCO的防治有一定意义。
4．7 其他
　　腺病毒作为载体的转化是一种治疗后囊混浊的行之有效的一种方法[17]。其将单纯疱疹病毒胸腺嘧啶激酶基因(HSV—TK)转导入增殖细胞，随后将抗病毒药物丙氧鸟苷(GCV)注入前房从而选择性地将以上细胞杀死。他们认为“自杀”基因介导的GCV治疗不仅可杀死分裂相LEC，而且可使周围未分裂的LEC致死，从而高效安全地治疗PCO。

5．总结与展望
　　后发性白内障是由术后残留的晶体上皮细胞反弹性增殖、移行、化生所致，这已被许多科学家所证实，但其发生的机制仍不是非常明确，本文在细胞分子水平上（细胞及生长因子、细胞外基质、凋亡）对其发病机制进行了综述，并探讨了其药物防治，以期寻找出更有效的治疗途径。

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