后发性白内障的发病机制和药物防治的研究现状及前景
【摘要】 后发性白内障是白内障术后最常见的并发症。术后晶状体囊残留的晶状体上皮细胞的增殖、迁移、纤维化生是形成后发性白内障的主要原因。目前防治后发障的研究主要集中在药物除去或破坏残留晶状体上皮细胞。实验研究许多细胞毒药以及抑制晶状体上皮细胞生长和纤维化药物可以预防后发障，但目前临床上还没安全、有效的防治白内障方法。
【关键词】 后发性白内障
0引言
后发性白内障（简称后发障）指白内障囊外摘除术后，或外伤性白内障部分皮质吸收后所形成的晶状体后囊膜混浊，又称后囊膜混浊，是白内障囊外摘除术后影响视力最常见的并发症。有报道，成人白内障术后2a内，有20%～30%的患者因后发障而再度失明[1]，5a内有43%的患者因后发障而再次手术[2]。通过研究手术后晶状体上皮细胞的生物行为改变以及晶状体上皮细胞增殖、迁移、转化的影响因素，已经发现多种生长因子可影响晶状体上皮细胞生物行为。目前众多学者在药物干预以减少晶状体上皮细胞的迁移、增殖、转化方面作了研究，为进一步防治后发障提供了新思路。
1发病机制
1.1后发性白内障的组织病 白内障术后残留的晶状体上皮细胞的增殖、迁移、纤维化生是形成后发障的主要原因[3]。可能增殖的细胞是立方形前部上皮细胞和赤道弓部具有丝分裂活性的细胞。晶状体囊残留的晶状体上皮细胞在囊袋内表面增生以及从前部晶状体囊切开口边缘向人工晶状体（IOL）视区前表面扩展。参与后发障的病理变化有：巨噬细胞介导的异物反应，众多巨噬细胞融合形成异物巨细胞；晶状体上皮细胞参与的创伤愈合反应；晶状体上皮细胞在赤道部转化为扁豆状纤维，形成Sommerring环；后囊部晶状体上皮延伸，形成纤维原细胞样或者形成Elschnig珠样。
1.2植入人工晶状体后的细胞异物反应 IOL作为一种异物，除了引起术后短暂的炎症反应外，还引起机体异物反应，导致巨噬细胞的粘附和许多巨噬细胞融合成异物巨细胞。浸润细胞如巨噬细胞和巨细胞分泌细胞因子，这些细胞因子转而影响晶状体上皮细胞的生物行为。在人眼摘出的IOL上可观察到这类细胞，它们抗转化生长因子-β（TGF-β）各亚型抗体阳性。巨噬细胞能够表达肿瘤坏死因子α[4]。通常情况下，异物反应中纤维组织和一些细胞成分包裹异物，随后基质纤维原细胞、巨噬细胞和基质成分形成的肉芽组织收缩，而IOL周围仅有一层稀薄的细胞组成，没有纤维组织或肉芽组织包裹。
1.3上皮—间质转化 在白内障手术或者晶状体囊膜损伤后，立方形晶状体上皮细胞在IOL表面以及残留晶状体囊膜内表面向类肌纤维原细胞转化，它们表达α-平滑肌肌动蛋白，而这种蛋白在正常晶状体细胞没有表达，这是典型的上皮—间质转化过程[5]。上皮—间质转化不仅在创伤愈合和组织纤维化中起着重要作用，而且在胚胎发育和肿瘤细胞浸润、转移中也起着重要作用。在上皮—间质转化后，晶状体上皮细胞表达产物除了囊膜基底膜的成分如层粘连蛋白、Ⅳ型胶原蛋白，还有正常晶状体中不存在各种细胞外基质大分子，这些基质分子包括：Ⅰ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅻ型胶原蛋白，纤维连接素、透明质酸、骨桥蛋白。通过免疫组织化学发现，在IOL表面有少量基质分子如纤维连接素、胶原蛋白的沉积或积累。这种类蛋白质的沉积可能来自房水中细胞或溶解的蛋白。虽然在囊袋中IOL仍能保持晶状体的透明性，但是这种基质分子可影响细胞的生物行为，引起细胞粘附到IOL表面。
1.4细胞外基质的作用 各种细胞外基质成分除了作为结构分子外，还参与调节细胞生物行为，例如细胞的迁移、增生，以及在细胞培养和病理条件下调节各种类型细胞向肌纤维原细胞的转化。纤维连接素 ED-A促进纤维原细胞向肌纤维原细胞转化[6]，而玻基结合素逆转上述过程[7]。整合素调控α平滑肌肌动蛋白的表达，也参与上皮—间质转化。Lumican作为一种无硫酸化葡萄胺聚糖链的糖基蛋白，是许多器官的基质成分，调节细胞增生和迁移等活动，参与创伤修复和肿瘤形成的过程。在手术创伤应激下人晶状体上皮Lumican的表达也可上调，导致前囊下白内障和手术后囊膜混浊[8]。在Lumican缺陷小鼠建立晶状体损伤模型的实验表明，Lumican的表达可调节创伤诱导的晶状体上皮细胞的上皮—间质转化[8]。手术后囊膜混浊的基质中存在骨连接素，它在疤痕组织中有专门的TGF-β调节作用。
1.5细胞因子以及生长因子的作用
1.5.1转化生长因子-β 房水浸泡晶状体，含有各种细胞因子和生长因子，其中转化生长因子-β( TGF-β)占相当大的分量。TGF-β能够调节细胞增殖、迁移，促进和抑制细胞外基质合成，所以在创伤愈合及肉芽组织形成中起着很重要的作用。TGF-β可以诱导许多生长因子，例如结缔组织生长因子、血小板源生长因子、成纤维细胞生长因子(FGF)以及自身诱导TGF-β1。一般地，TGF-β促进细胞外基质合成，抑制大多数细胞的增殖。TGF-β信号穿过一对横跨膜的受体作用到丝氨酸-苏氨酸激酶和下游Smad蛋白介质。Smad2和Smad3被TGF-β受体Ⅰ型激酶激活后和Smad4一起磷酸化，然后与核杂交[9]。Smad的磷酸化是上皮细胞间质转化过程的关键步骤。作为参与组织修复的分子，Smad2和Smad3的表达都有重要作用。例如，Smad2在纤维原细胞向肌纤维原细胞转化中介导α平滑肌肌动蛋白的表达[10]，而Smad3信号上调参与调节上皮—间质转化早期阶段主要转录因子Snail的表达[11]。在一种晶状体上皮细胞系α-TN4，加入外源性TGF-β30min内磷酸化或激活Smads，激活的Smads引起Snail表达的上调。
1.5.2表皮生长因子 表皮生长因子( EGF)对成纤维细胞和肉芽肿组织有趋化作用,并能刺激成纤维细胞增殖，其作用均通过与细胞膜上的EGF 受体结合后而发生的。Hollenberg和Gospodarowicz 等报告晶状体细胞有针对EGF的受体。Parelman 等报道人眼房水中EGF 浓度为162～1140μg/L。Majima 等[12]观察了EGF 对体外培养的人晶状体上皮细胞的影响,发现浓度为1.0μg/L时最大限度地促进晶状体上皮细胞的生长，浓度为10μg/L 时，不仅能促进晶状体上皮细胞生长，而且能促进晶状体前囊膜纤维化。所以白内障术后残留晶状体上皮细胞暴露于房水,房水中正常EGF 浓度就足以促进晶状体上皮细胞增殖。
1.5.3成纤维细胞生长因子 成纤维细胞生长因子（FGF）分为酸性(aFGF) 和碱性(bFGF) 二种形式， FGF 存在二类受体：一类是高亲和力受体，属酪氨酸蛋白激酶类受体；另一类是低亲和力受体，即肝素样受体。bFGF具有多种生物学活性，既能有效促进细胞分裂和促进人晶状体上皮细胞增殖，还可促进其胶原合成[13]，从而参与后发性白内障的形成。有研究采用ELISA测定法证实了FGF 在人晶状体上皮细胞生长过程中有明显的促增殖作用[14]。Nishi等[15]发现白内障术后体外培养的晶状体上皮细胞培养液中bFGF含量升高。白内障囊外摘除并人工晶状体植入术后，房水中bFGF 的浓度增加。
1.5.4血小板源性生长因子 血小板源性生长因子( PDGF)的生理作用有：对白细胞和成纤维细胞的趋化性，刺激成纤维细胞的胶原化，促细胞分裂。已经证实PDGF 能影响晶状体的发育,正常人房水中PDGF 能调节人晶状体上皮细胞的增殖、移行、分化,从而调节晶状体正常功能[16]。PDGF 浓度超过房水中PDGF正常浓度时能促进晶状体上皮细胞异常增殖,并促使晶状体上皮细胞向成纤维细胞转化[17]。McAvoy 等通过研究发现在新生鼠的晶状体培养液中, PDGF能够维持晶状体的透明度和相当程度的晶状体上皮细胞的正常生长。
1.5.5肿瘤坏死因子 肿瘤坏死因子（TNF）对成纤维细胞有致分裂作用, 能刺激成纤维细胞增生，并与EGF有协同作用。TNFα对于上皮细胞纤维化转变有激活作用[18]。TNF参与白内障术后炎症反应,且能促进术后晶状体上皮细胞增殖[19]。TNF可促进晶状体上皮细胞中细胞外基质沉积和囊膜纤维化,导致后囊混浊[20]。有研究发现TNF 能促进牛晶状体上皮细胞增殖。
2药物防治
2.1成纤维细胞生长因子途径 bFGF抗体、受体阻断剂和反义寡核苷酸可抑制晶状体上皮细胞的增殖和迁移。Schulz发现,后囊晶状体上皮细胞的分裂能力可被bFGF抗体抑制[21]。Wormstone等[22] 发现FGFR1 抑制剂- SU5402可使细胞在后囊的生长迟缓。Behar-Cohen 将bFGF 与皂角甙结合成为bFGF-SAP ,将其注入兔囊外手术后的囊袋中,发现可抑制细胞的再生长,但对周围组织有毒性；将其吸附于植入的人工晶状体上,可抑制晶状体上皮细胞在人工晶状体上生长,并抑制晶状体蛋白的合成。 bFGF 反义寡核苷酸可抑制晶状体上皮细胞的增殖和迁移。
2.2抗代谢药物 甲氨蝶呤可阻止晶状体上皮细胞分裂增殖。Hansen等[22］通过晶状体上皮细胞培养, 发现甲氨蝶呤能有效地抑制牛或兔眼晶状体上皮细胞的增殖。兔眼白内障囊外摘出术的灌注液中加入甲氨蝶呤，术后3mo观察晶状体后囊较透明,光镜和电镜检查晶状体后囊无明显晶状体上皮细胞增殖和炎性细胞附着,眼内组织无明显病理改变。阿霉素、丝裂霉素[23]、骆驼蓬总碱能有效的抑制晶状体上皮细胞的增殖,能延缓兔后发性白内障的形成，有望成为防治后发障的有效药物。柔毛霉素虽可明显抑制晶状体上皮细胞的增殖,但毒性明显,有待进一步研究用药方法及浓度。
2.3染料木黄酮 染料木黄酮对酪氨酸蛋白激酶（PKC）并无抑制作用，但它可抑制bFGF诱导的LEC胞膜酪氨酸蛋白激酶(TPK)磷酸化,减少胞内二酯酰甘油水平，从而减少蛋白激酶C(PKC)的活化,抑制TPK信号系统及PKC信号系统的下调，抑制兔晶状体上皮细胞增殖。体外和体内实验证明染料木黄酮能抑制LEC的增生，而没有副作用。有研究表明，在体外染料木黄酮(5～15μg/L)可抑制兔晶状体上皮细胞膜TPK的活性，具有量效依赖性。在体实验表明随着房水循环，前房中酪氨酸的浓度快速下降，白内障手术后一次性前房注射染料木黄酮不能完全阻止后发障的发生。
2.4 组织纤溶酶原激活剂 组织纤溶酶原激活剂(tPA)具有显著抑制纤维蛋白渗出及眼内纤维膜形成的作用,可作为防治后发障的一种药物。Yoshitomi等 [24]测定白内障囊外摘除联合人工晶状体植入术手术前，后前房内tPA 含量，发现术后1～7d tPA 含量明显下降，推测术后tPA 活性下降甚至耗竭，可能与术后后囊混浊有关。
2.5全反式维甲酸 维甲酸对细胞的增殖,分化及发育过程有很强的调节作用。全反式维甲酸（ATRA）能抑制兔晶状体上皮细胞（RLECs）的黏附和移行，ATRA能调节RLECs的骨架分布且明显降低其内源性层粘连蛋白受体（LN-R）的表达，RLECs的黏附和移行与RLECs的LN-R含量分布密切相关。鉴于Rt 能持异生地对上皮细胞及间质细胞的分化及增殖产生影响,对眼内组织无毒性作用,有望用于预防术后晶状体后囊混浊。
2.6非甾体类抗炎药 Nishi 等[25]认为白内障术后血—房水屏障破坏，房水中细胞因子和PGE2 含量增高，刺激晶状体上皮细胞增殖和移行，而晶状体上皮细胞增殖的过程中可进一步释放和产生PGE2 加重晶状体后囊混浊。双氯灭痛可抑制PGE2 合成，且对眼内组织无毒性，对防治晶状体后囊混浊有一定作用。Araie将1g/L双氯灭痛用于白内障囊外摘除术后，用荧光光度计测定证实血—房水屏障崩解被抑制。
2.7生长抑素 有研究表明生长抑素显著抑制体外培养的小牛晶状体上皮细胞的增殖和胶原合成。有研究生长抑素可抑制白内障术后的晶状体上皮细胞增殖,从而减少PCO 的发生。有研究表明生长抑素8 肽显著抑制PCO 的发生，其作用机制除了抑制晶状体上皮细胞的增殖和细胞外间质的合成外,还可能也抑制了其他细胞如成纤维细胞、色素上皮细胞的增殖，另外也可能与减少血流量和减弱炎症反应有关。
2.8其他抑制LEC增殖途径 p21 蛋白为最早发现并克隆的细胞周期蛋白依赖性抑制因子（CKI），可与多种细胞周期蛋白激酶(CDK)竞争结合cyclin，从而抑制细胞的增殖；且可与增殖细胞核抗原结合，阻断增殖细胞核抗原依赖的DNA 复制，抑制CDK活性，从而使细胞生长受阻于G1 期[26-28]。外源性p21基因可在人晶状体上皮细胞系HLE-B3中过度表达，并对细胞周期调控产生抑制作用，基因转染抑制晶状体上皮细胞增殖可能成为防治后发性白内障的新途径。肾上腺素及地塞米松对白内障患者LEC有明显的抑制作用，可用于防治后囊膜混浊的发生。生长因子抑制剂苏拉明能将牛晶状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，苏拉明囊袋内灌注的安全性和有效性，该药可能成为防治后囊膜混浊的新方向。
3展望
白内障摘出联合IOL植入术后，残留晶状体上皮细胞发生创伤愈合发应，并有巨噬细胞浸润且释放多种细胞因子。这些细胞因子在体内与其特异性受体结合，既可单独发挥作用，又可互相影响形成细胞因子，调节基因的转录以及细胞的生物学行为，从而引起后囊膜混浊。
Nd：YAG激光囊膜切开可后囊混浊的大多数病例[29-32]。但是即使手术后很长时间后囊中央保持透明，前部囊膜切开口边缘或后囊周边部的混浊阻碍眼底检查和光疗视网膜病变，所以希望能有安全、有效的药物治疗后发障。可能的治疗药物包括细胞毒药物、凋亡诱导剂或阻止细胞粘附的药物，但是它们同时对眼部的其他组织如视网膜、角膜内皮、小梁结构有伤害。为了减少眼内这些化学药物的扩散，最近有研究在人工晶状体表面包裹这些药物的缓释系统，如水凝胶。阻止上皮间质转化和细胞外基质的表达是防治后发障新的方向， TGFβ在这过程中起重要作用。CAT-152人单克隆抗TGFβ抗体是候选药物[33]。通过Smad3缺陷的大鼠的实验表明，表现为snail和α平滑肌肌动蛋白都不表达，所以切除Smad3信号完全阻止损伤诱导的晶状体上皮间质转化。腺病毒瞬时表达Smad7成功阻止组织纤维化反应[34,35]，在晶状体损伤大鼠，腺病毒短期转移Smad7基因阻止上皮间质转化和抑制Smads2/3信号。
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