一、白內障術后后囊混濁的細胞學基礎
晶狀體上皮是由杯狀細胞組成的單層上皮,緊密貼附于前囊的內表面并與下方的晶狀體纖維疏松連結。晶體體上皮層是晶狀體內代謝最活躍的部位,其功能是消耗葡萄糖及氧以產生能量來維持碳水化合物、電解質和氨基酸的運輸,并提供赤道區(qū)域新形成晶狀體纖維細胞進行蛋白質合成所需要的能量。上皮細胞具有晶狀體的生長、分化和損傷修復的功能,含有大量的保護晶狀體免受氧化損傷的酶系統,如過氧化氫酶,谷胱甘肽、蛋氨酸氧硫基還原酶等。上皮層的任何損傷或老年性變化均會影響其下方晶狀體纖維的生理功能而導致晶狀體混濁。
近年來,隨著白內障手術方法和技術的發(fā)展,特別是后房型人工晶狀體植入手術的普遍開展,術后晶狀體前囊及后囊混濁與晶狀體上皮細胞移行和增殖的關系越來越受到人們的重視,探索如何清除及抑制晶狀體上皮細胞的生長對于防治白內障術后晶狀體囊的纖維化和混濁,對于提高術后的視力效果都有重要意義。
1.晶狀體上皮細胞的增殖及損傷修復 晶狀體前囊單層上皮細胞的增殖在晶狀體的病理生理學上占很重要的位置,赤道區(qū)域的上皮細胞一生中不斷增殖,并分化為晶狀體纖維細胞而形成晶狀體的層狀結構。
正常時晶狀體上皮有絲分裂局限于赤道及赤道前區(qū)域,此解剖位置上差異的機制尚不清楚,設想是由于中央區(qū)細胞的DNA發(fā)生了某些改變以致不能進行復制,或者是受到了某種方式的抑制,目前在上皮內已發(fā)現了一種水溶性的抑制因子,可能是一種有絲分裂抑制因子。理論上,晶狀體上皮細胞由分裂和不分裂的兩部分細胞混合而成,不分裂的細胞又可分為2類,即仍保持再進入細胞周期能力的G0期細胞和不分裂最終注定要死亡的終止分化的細胞。晶狀體前囊中央靜止的上皮細胞大部分是處于細胞周期的G0期,保持有絲分裂的能力,當細胞受到某種刺激后,經過一個延遲期,絕大部分的G0期細胞能夠增殖。
穿通傷和鈍挫傷可致晶狀體上皮細胞的大量增殖,放射自顯影技術發(fā)現在前囊中央的受傷部位上皮出現一個快速的增殖反應,傷口較大時細胞增殖可形成囊下白內障,并分泌出膠原及基底膜樣物質在損傷部位形成新囊。
Gawan等觀察兔晶狀體囊外摘出后晶狀體的再生,發(fā)現術后第1天上皮細胞移行出現于后囊表面,赤道部上皮開始增殖,隨著時間延長,增殖的細胞沿前及后囊內表面生長,細胞體拉長,細胞核前移,至術后2個月,再生的上皮細胞充滿整個晶狀體囊,僅留下截囊的部位。其過程與晶狀體纖維細胞的分化過程相似,包括有絲分裂活性的喪失,實驗證實晶狀體囊的皺縮和折疊與晶狀體上皮細胞的異常增殖有關,提出機械損傷以及囊張力的喪失在晶狀體上皮細胞的增殖和分化中起刺激作用。
Chamberlaim和Mc Avoy證明在神經視網膜中存在能夠刺激晶狀體上皮細胞增殖及分化的因子,這可能是一種成纖維細胞生長因子。另外,由玻璃體分離出一種稱為晶狀體素的因子,其功能和免疫學特征與胰島素樣生長因子相似,能夠刺激晶狀體上皮細胞分化為纖維細胞。動物實驗也證實了晶狀體的再生必須有玻璃體及視網膜的存在。
2.白內障術后后囊混濁的發(fā)生率及組織病理學研究 隨著白內障囊外摘出術的普遍開展,后囊混濁逐漸成為影響術后視功能的主要并發(fā)癥,對于后囊混濁的發(fā)生率,不同作者的報道存在差異,手術后3年的發(fā)生率為30%~50%。據祝肇榮報道在白內障囊外摘出術后的263只眼中,3年的后囊混濁的發(fā)生率為21.6%,3~6年為42.2%。年齡越輕,發(fā)生率越高。各家報道的發(fā)生率的差異主要與下列因素有關:
(1)觀察組的年齡構成:年齡較低的患者較容易發(fā)生后囊混濁,在嬰幼兒白內障術后幾乎均出現后囊的混濁或纖維化,而在65~80歲的老年性白內障術后發(fā)生率僅為22%~26%。
(2)隨訪期的誤差:由于多數的報道均為平均隨訪期,后囊混濁大多在術后15個月才出現,因而短于此期限計算的發(fā)病率就偏低。
(3)人工晶狀體類型:人工晶狀體與后囊緊密接觸可以限制后囊混濁的發(fā)生和發(fā)展,凸面后置及袢與光學部成一定夾角的后房人工晶狀體植入后較其他類型人工晶狀體植入后后囊混濁的發(fā)生率低,而光學部帶有激光嵴的人工晶狀體反而使后囊混濁發(fā)生率高。最近Pharmacia和Upjohn公司生產的CeeOn911型折疊型人工晶狀體,由于采用了邊緣呈直角的設計,且袢與光學部有6°的夾角,使光學部與后囊緊密相貼的同時,直角的光學部邊緣可以有效地防止晶狀體上皮細胞的移行,有助于預防后囊混濁的發(fā)生,進而減少了對YAG激光治療的需要。人工晶狀體的材料也有一定的影響。
(4)人工晶狀體的位置:囊袋內固定的后囊混濁發(fā)生率低于睫狀體溝固定者,但也有人認為人工晶狀體的位置對后囊混濁的發(fā)生影響較小。
(5)手術方法的影響:在施行現代囊外白內障手術中,一般應用開罐式的截囊方法,人工晶狀體大多是植入到睫狀體溝內,后囊混濁的發(fā)生率較高,而在現代超聲乳化手術中,應用環(huán)形撕囊技術形成邊緣光滑的撕囊,使可增殖的細胞數量減少。囊袋內的超聲乳化技術可以更加干凈地去除晶狀體物質,以及進行前及后囊的拋光;雙凸型人工晶狀體囊袋內植入可使人工晶狀體與后囊緊密相貼,限制了細胞的增殖及向中央區(qū)的移行,以上因素可使超聲乳化術后后囊混濁的發(fā)生率明顯降低。
在組織病理學方面,McDonnell應用生物顯微鏡觀察白內障囊外摘出術后后囊混濁的發(fā)展過程,發(fā)現殘留上皮細胞由周邊向中心移行,首先在后囊表面形成小的增殖細胞簇,臨床稱之為Elchnig珠。在細胞增殖和移行的同時,上皮細胞產生膠原和基底膜樣的物質,這些增殖的細胞具有纖維母細胞的特性,其收縮可引起后囊的皺紋。臨床上觀察到厚的細小條紋狀皺褶是由這種增殖的上皮細胞內存在的亞質膜微絲產生和牽引所致。在后囊混濁的動物模型中,發(fā)現除殘存的晶狀體上皮細胞外,虹膜根部和睫狀體的色素上皮細胞以及炎癥細胞也通過細胞的化生,參與了后囊混濁這一組織病理狀態(tài),但在靈長類的組織病理學觀察中未發(fā)現色素上皮的改變。在人類是否有其他類型的細胞參與后囊混濁的發(fā)生尚須進一步探討。McDonnell等對后囊混濁的光鏡和超微結構的觀察發(fā)現細胞的增殖首先發(fā)生在周邊,且不同程度地向中央擴展,增殖的上皮細胞拉長,核呈紡錘狀,過碘酸-Schiff陽性的纖維樣團塊時,可看到基底膜完全圍繞于細胞的周圍,電鏡下看到胞質內亞質膜凝集物質由直徑為4~6nm(40~60)的微絲所組成,微絲在細胞的移行和分化方面具有重要的功能。
二、超聲乳化術與后囊混濁
囊袋內的超聲乳化技術及囊袋內的人工晶狀體植入,使后囊混濁的發(fā)生率明顯降低,但仍有一定比例的患者在術后不同時期發(fā)生后囊混濁而影響視功能。后囊混濁的處理可以是預防性的(即手術中的后囊拋光和后囊切開)或進行后期處理 (即二期的后囊切開或激光治療)。目前,很少有術者采用一期后囊切開的方法來預防后囊混濁,僅在兒童白內障手術時采用此方法。
在白內障手術中保持后囊的完整,對于預防眼后段的并發(fā)癥非常重要,特別是合并有高度近視、視網膜脫離復位術后、視網膜裂孔激光治療術后、對側眼有黃斑囊樣水腫(CME)、青光眼的患者需要將來施行抗青光眼手術或抗青光眼術后的患者等,都要在手術中盡可能保持后囊的完整性。
1.超聲乳化手術中的處理 在超聲乳化手術中,一方面要應用連續(xù)的環(huán)形撕囊技術,撕囊的大小要在6.0mm左右,以除去大部分的前囊下的上皮細胞;盡量消除全部的晶狀體皮質,皮質的殘留會形成繼發(fā)的皮質吸收過程,而吸收過程中即會引發(fā)輕或重度的炎癥反應,可以發(fā)生后囊的纖維化,促進或導致后囊的混濁。在手術中盡量使后囊達到較高的清晰程度,以恢復后囊的最大功能狀態(tài),盡可能地減少可增殖的晶狀體上皮細胞,以降低繼發(fā)性后囊混濁的發(fā)生率。在手術結束的時候要盡量抽吸干凈前房內和囊袋內的黏彈性物質,以避免由于組織反應和眼壓升高而引起炎癥反應。
2.后囊拋光
(1)后囊拋光的種類:器械拋光可以應用特制的拋光器進行拋光,也可以應用拋光針頭進行拋光,一般在手術中可以應用注水針頭或注射黏彈劑的針頭進行后囊拋光比較方便。
真空拋光應用I/A抽吸孔進向須拋光的部位,用低的可控制的抽吸力進行真空拋光,真空拋光的作用部分是由于真空的抽吸作用,部分是由于抽吸孔的邊緣在后囊的表面的摩擦和切削以及針頭的機械作用。真空拋光的關鍵是應用低的抽吸力及保持抽吸頭持續(xù)移動,這樣可以避免抽吸孔與后囊接觸時間過長,造成后囊堵塞抽吸孔而致后囊的撕裂。
(2)后囊拋光的原則和操作:在超聲乳化手術中并不是全部病例都要進行后囊的拋光,許多病例后囊完全透明,表面無任何物質的沉積,可不必進行拋光。在后囊看不清楚時要避免進行后囊的拋光,初學超聲乳化的手術者一般也不要進行此操作,即使經驗豐富的手術者進行后囊拋光時也要通過調節(jié)適當的顯微鏡放大率和聚焦以使后囊比較清晰,可以看到后囊表面小的皮質纖維沉積,小片的囊混濁和小的牽引皺褶等。避免在玻璃體壓力過高以及在角膜混濁使視野不清的狀態(tài)下進行后囊的清洗。
拋光過程中器械對后囊施加的壓力要剛好將附在后囊表面的物質和細胞清洗掉而又不會導致后囊的撕裂,觀察器械與后囊接觸點形成的光環(huán)(環(huán)形反光),壓力比較合適時,光環(huán)大小應為2~3mm,邊緣整齊而規(guī)則,而且后囊應無皺紋形成。操作中有皺褶的形成,有經驗的術者具有較敏銳的感覺,可以在非常復雜的情況下進行后囊的清洗。
在進行后囊拋光的時候,拋光器可以在后囊前后運動,也可以進行環(huán)行的或向同一方向的水平運動,拋光時要保持后囊一定的張力,這樣后囊就不會形成太多的皺紋,可以在沒有任何后囊撕裂危險的情況下進行徹底的拋光,前后房深度要保持適當,太深的前及后房深度不利于拋光的操作。
(3)前囊下的拋光:后囊混濁的組織病理學研究顯示,白內障術后后囊混濁的形成主要是由于前囊下殘留的晶狀體上皮細胞增殖并向后囊的中央移行,所以最大限度地清除前囊下的上皮細胞對于預防后囊混濁的發(fā)生具有一定的理論基礎,因此有觀點認為在手術中進行前囊下的拋光,以清除可增殖的晶狀體上皮細胞,對于預防繼發(fā)的晶狀體后囊混濁的形成非常重要。
在進行前囊下拋光的時候,首要的條件是理想的環(huán)形撕囊術,然后應用I/A吸引孔在前囊的下方,應用中等程度的負壓,邊移動邊進行吸引,目的是去除前囊下的上皮細胞。其拋光的機制一方面是靠負壓的吸引,另一方面是由于I/A頭和抽吸孔的機械作用來清洗上皮細胞。也可以應用特制的拋光器或者拋光針頭進行拋光。
三、晶狀體上皮細胞的清除及生長抑制與后囊混濁
白內障摘出術后前后囊混濁是由殘存的晶狀體上皮細胞增殖造成的,增殖分化的上皮細胞的收縮又可引起后囊形成皺紋,影響視網膜的成像質量而使視力降低,厚的后囊混濁可使視力喪失。故白內障手術時清除干凈晶狀體上皮細胞可抑制殘留的晶狀體上皮細胞的生長繁殖是近年來研究防治白內障術后晶狀體囊混濁的熱門課題。
1.術中清除上皮細胞的方法 在手術中應用機械或化學方法清除前囊下的晶狀體上皮細胞,近年來許多作者報道了不同的方法,除在手術中用注吸器行單純的真空吸引外,還有超聲波、激光、冷凍及酶的應用等方法。
(1)超聲波:應用超聲技術清除晶狀體前囊下的上皮細胞的方法首先由Nishi報道。使用有注或吸功能的超聲探頭,在手術中伸入前囊下利用超聲波振蕩作用使上皮細胞脫落并將其抽吸清除,此方法可清除大部分的晶狀體上皮細胞,明顯優(yōu)于單純的真空抽吸。Meucci用自制的超聲探頭在囊外手術時用于清除上皮細胞,在術后取出前囊作組織學檢查發(fā)現上皮細胞基本被清除。在動物實驗中也顯示超聲清除上皮細胞后可使后囊混濁和纖維化的發(fā)生率明顯降低。此種超聲振蕩不會損傷角膜內皮及后囊,長期觀察也未發(fā)現角膜內皮的損傷,也無眼壓升高和小梁網色素增加,惟一的反應是虹膜瞳孔邊緣色素上皮有脫失。雖然超聲探頭有清除大部分殘留晶狀體上皮細胞以抑制前后囊粘連、纖維化及皺縮的作用,提供了安全的囊袋內植入,但超聲振蕩不可能清除全部的晶狀體上皮細胞,特別是虹膜后方赤道區(qū)的細胞。
(2)激光:Miyake在體外應用Nd:YAG激光作用于牛晶狀體前囊的上皮細胞,激光能量在1~10W,作用時間100~2 000s,在照射后有6%~39%的上皮細胞立即死亡,存活的細胞在培養(yǎng)的15d中觀察到貼壁能力下降且不能增殖,說明Nd:YAG激光有可能在白內障術中應用以預防晶狀體上皮細胞的增殖。激光除熱效應外,在溫度比較低時,對一些癌細胞也有直接損傷,但并不引起任何組織變性和凝固。持續(xù)低能量脈沖Nd:YAG激光對培養(yǎng)牛晶狀體上皮細胞生長和接種成活率有明顯的抑制作用,但其作用機制尚不清楚。
(3)冷凍:Zaturinakey等在兔施行晶狀體囊外摘出后,通過冷凍晶狀體囊以破壞殘存晶狀體上皮細胞,預防后囊混濁的發(fā)生。在組織學水平冷凍可以使細胞內脂蛋白分子變性而引起細胞破壞。結果證明,冷凍組后囊保持透明,對照組發(fā)生明顯的纖維化反應。但冷凍可損傷周圍組織,導致附近虹膜和玻璃體凍傷,玻璃體在冷凍后可引起一過性的視網膜牽引,但程度輕微。
(4)Y射線:射線可致上皮細胞的損傷而抑制其生長,在體外實驗中,Y射線可抑制培養(yǎng)的成纖維細胞生長。此法優(yōu)點在于可局部應用,不會出現像抗代謝藥物的全身副作用;缺點是影響傷口的愈合。
(5)生物黏膠:O′Donnel等利用由海貝提取的生物黏膠劑將人工晶狀體黏附于后囊,此法不但可固定人工晶狀體的位置,而且可防止晶狀體上皮細胞的移行。此生物制劑為一種蛋白質,在細胞培養(yǎng)中多作為培養(yǎng)皿的基質,其聚合體可保持透明。由于免疫原性較弱,動物可以很好耐受,存在問題有遠期強度(生物降解)、體內固化時間、黏滯性、變色和眼底光凝治療時的激光相容性等。如果這一系列問題能得到解決,將會有良好臨床應用前景。
(6)蛋白酶和肝素的應用:Nishi等在細胞培養(yǎng)中發(fā)現蛋白水解酶如胰蛋白酶可以使細胞貼附部位的連結復合體松解,細胞脫落,此過程稱為消化。在體外的實驗中用含中性蛋白酶的透明質酸鈉作用于晶狀體前囊后,附著的上皮細胞易于脫落而被清除。在動物實驗中,在去除了晶狀體物質的囊袋內注入含不同濃度蛋白酶的透明質酸鈉,6h后進行觀察發(fā)現濃度在300U/ml時,晶狀體上皮細胞大部分脫落,殘留的細胞及連結復合物形態(tài)有改變。由于相對分子量大于3 000的物質不能通過晶狀體囊,而蛋白酶相對分子量大于30 000,小的截囊并先在前房內注入不含其他藥物的透明質酸鈉,則可減少藥物由囊袋內滲入房水的量。結果表明,在囊袋內注入含蛋白酶300~600U/ml,此濃度對角膜內皮、虹膜和懸韌帶無損傷,而又可安全有效地除去晶狀體上皮細胞。利用此種方法,可以利用胰蛋白酶、EDTA和正定霉素(Duonomycin)等來清除晶狀體上皮細胞。
肝素是常用的抗凝劑,最近有人發(fā)現其用于玻璃體灌注液內可減少眼內纖維膜的形成,在動物實驗中也發(fā)現肝素可抑制晶狀體上皮細胞的增殖,其具體機制尚不清楚。
2.抗代謝藥物對晶狀體上皮的抑制作用 1980年Blumenkranz等首先觀察氟尿嘧啶(5-FU)對增殖性玻璃體視網膜病變的預防作用,以后許多研究集中于使用此藥結膜下注射或局部點眼抑制難治性青光眼濾過手術后瘢痕形成。其主要作用是抑制了成纖維細胞的增殖以保持濾過口的通暢,可明顯提高手術的成功率。Mc Donnell等觀察5-FU在體外對晶狀體上皮細胞的抑制作用,其半數致死時(ID50)為0.5μg/ml。5-FU的濃度在0.6μg/ml以下對角膜內皮的影響較小。Yamamoto等應用不同濃度的5-FU作用于體外培養(yǎng)的兔晶狀體上皮細胞,其ID50為0.6μg/ml,90%的抑制率為2μg/ml,而10%的抑制率為0.2μg/ml,由于5-FU在眼內的毒副作用,目前眼內應用尚需慎重。
甲氨蝶呤和秋水仙堿都是有絲分裂抑制劑,Chan等在動物實驗中將2種藥注入靈長類動物的前房,殘留的晶狀體上此細胞不發(fā)生增殖反應,晶狀體囊保持透明,組織學觀察晶狀體上皮細胞有絲分裂停止,細胞內線粒體萎縮及出現大量粗面內質網,說明藥物在長期的隨訪中發(fā)現甲氨蝶呤無明顯的眼毒性作用,而秋水仙堿會引起眼電生理的異常,說明后者對視神經有損傷作用,角膜內皮、虹膜、睫狀體和神經視網膜均為有絲分裂不活躍的組織,從理論上講,周期依賴性的有絲分裂抑制劑僅作用于活動性分裂的晶狀體上皮細胞。
Mc Donnell等研究也證實甲氨蝶呤和維A酸是預防后發(fā)障的有效藥物,且對眼組織如角膜、視網膜和視神經的毒性非常輕微,同時也發(fā)現5-FU抑制晶狀體上皮細胞的增殖,但不抑制其移行。動物實驗中5-FU在玻璃體灌注液中濃度在250μg/ml以下,對靈長類的眼組織是安全的。
正定霉素也稱紅比霉素、道諾霉素,是有效的抗有絲分裂因子,在眼內灌注液中加入此藥可減少外傷性玻璃體視網膜病變術后增殖的發(fā)生。正定霉素可以很快進入細胞,干擾細胞有絲分裂,且不會在眼內蓄積,在治療外傷性增殖性視網膜病變中,對患者隨訪6個月以上未發(fā)現任何毒性作用。正定霉素對體外培養(yǎng)的晶狀體上皮細胞有明顯抑制生長作用,其ID50為2.5~7.5μg/ml。
大多數的有絲分裂抑制劑無細胞的特異性,眼內應用可損傷其他組織,另一方面由于房水更新較快,眼內給藥僅能維持很短時間的有效濃度,對于沒有進入有絲分裂的細胞達到抑制或殺傷作用。此類藥物在眼內必須保持至少一代上皮細胞增殖的時間,才能達到作用效果。房水的半更新期一般為3h,單純眼內用藥很快被稀釋而排出,達不到完全抑制的效果。為此,Hanesn等應用免疫藥理學的方法將甲氨蝶呤與抗基底膜膠原抗體通過水溶性碳二亞胺結合起來,可以明顯抑制體外生長的牛晶狀體上皮細胞,應用免疫熒光和ELASA法觀察,藥物組上皮細胞受到明顯的抑制,而對照組生長良好,應用未結合抗體的藥物處理上皮細胞僅僅有輕微抑制。動物實驗未發(fā)現藥物對其他組織的毒性作用。上述資料說明藥物與特異性抗體的結合不但能提高作用效果,使藥物在靶細胞內保持長時間的有效濃度,而且降低了藥物的毒性作用。
三、后囊渾濁的循證醫(yī)學證據
1.后囊渾濁發(fā)生率的系統評價 由于后囊渾濁的定義不一致,因此各家報道的后囊渾濁發(fā)生率有很大的差異,在隨訪觀察的時間和間隔,使用的手術技術,植入人工晶體的設計和植入人工晶體的方法均不相同。這個研究的設計就是要得到總的后囊渾濁發(fā)生率并且進一步探討后囊渾濁發(fā)展的影響因素。Schaumberg等通過計算機檢索Medline和手工查閱相關出版物。采用Meta-分析的方法對系統綜述和所有符合納入資料進行分析和綜合。主要結果測量:在手術后的3個時間點——1年、3年、5年了解后囊渾濁的總體發(fā)生情況。結果表明:在這3個時間點后囊渾濁的發(fā)生率有顯著異質性(95%的可信區(qū)間)。手術后第1年,后囊渾濁的發(fā)生率是11.8%(9.3%~14.3%);術后第3年,后囊渾濁的發(fā)生率是20.7%(16.6%~24.9%);術后第5年,后囊渾濁的發(fā)生率是31.4%(18.4%~38.4%)。在研究期間,后囊渾濁的發(fā)生率沒有明顯的下降。結論:手術后第5年,不管白內障是行囊外摘除或超聲乳化加后房型人工晶體植入手術,真正意義上的后囊渾濁的發(fā)生患者超過25%?;颊叩淖陨砬闆r、手術技術、不同的研究報道和設計都可能是影響后囊渾濁的發(fā)生率不一致的原因。在作者的研究中沒有特別的影響因素。要更精確估計后囊渾濁的發(fā)生率和影響因素將有賴于標準化的后囊渾濁測量方法的建立和廣泛采用設計嚴格的方法學研究。
2.人工晶狀體類型影響后囊渾濁的循證醫(yī)學證據——硅凝膠人工晶狀體預防后囊渾濁的Meta-分析 程金偉等通過檢索Medline,獲得6篇以往發(fā)表的隨機對照臨床試驗,根據臨床和統計標準進行合并分析。用比值比來判定預防效果,并按照隨機效應模型計算合并比值比。結果總計6項研究的639例白內障符合入選標準。后囊渾濁的累計發(fā)生率分別為:硅凝膠人工晶狀體組11.5%、聚甲基丙烯酸甲酯人工晶狀體組26.5%。合并比值比為0.37(95%CI 0.22~0.63)。結論:硅凝膠人工晶狀體預防后囊渾濁的療效顯著。
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