角膜内皮细胞的检测与受损因素
角膜内皮细胞(cornealendothelialcell,CECs)是由神经嵴发育而来的规则镶嵌的单层六角形立方上皮细胞,位于角膜的最内面。角膜内皮细胞密度(endothelialcelldensity,ECD)随年龄的增加而降低。人出生时ECD平均为-mm-2,到成人阶段下降至-mm-2,每年平均CECs丢失率约为0.6%。成人CECs停滞在细胞周期G1期,不能进行有丝分裂[1],损伤后由周围正常细胞扩大迁移修复;当各种因素导致ECD下降至-mm-2,角膜会出现水肿,甚至发展至大泡性角膜病变。
一、角膜内皮细胞检测方法及指标意义
目前,角膜内皮细胞的检测主要应用非接触角膜内皮镜和共聚焦显微镜(confocalmicroscopy,CM)进行。非接触角膜内皮镜能定性和定量地对CECs进行检测,具体检测指标包括ECD、CCT、AVE、HG%以及CV等。CCT(centralcornealthickness)表示中央角膜厚度,可作为评价CECs功能的指标。CCT测量方法除角膜内皮镜测量以外,还包括利用光学原理的Orb-scanⅡ眼前节分析仪、Pentacam三维眼前节分析、眼前节OCT、CM以及利用超声原理的A超测量法、超声生物显微镜等方法[2,3]。CV(coefficientofvariation)表示细胞面积的变异系数,是对角膜内皮功能早期的改变较为敏感的检测指标;AVE(averagesize)表示平均细胞面积,ECD和AVE可以作为观察CECs功能及储备能力的指标;而HG%(percentageofhexagonalcells)表示六角形细胞比率,是观察内皮有无损伤和不稳定的敏感指标[4]。此外,CM也可以观察活体内CECs,能提供实时、非侵入性、高分辨率和对比率图像,能同时反映正常及病变区域图像及3D图像[5,6]。
二、角膜内皮细胞损伤因素
1.全身性因素
糖尿病(Diabetesmellitus,DM)DM的实质是细胞水平上慢性代谢性的改变,高血糖影响角膜正常葡萄糖代谢以及离子泵系统,使乳酸浓度增高,角膜基质代谢性酸中毒,从而导致CECs形态及功能的改变,具体表现为ECD、HG%下降,CCT、CV、角膜上皮渗透性增加[7,8],临床上表现为CECs储备代偿能力下降,抵抗眼部疾病、外伤、手术损伤能力下降[7]。ECD、CCT的改变与DM患病时间有关[8]。
高血压
王琳等[9]认为高血压患者CECs的CV增加,HG%下降,且高血压分级不同,CV、HG%改变程度不同。机制可能为:①高血压早期导致微循环障碍,影响角膜营养的供应及离子泵功能,导致CECs形态改变;②房水中内皮素分泌增多,可影响房水循环从而影响角膜营养的供应;③谷胱甘肽过氧化物酶作用减弱,导致脂质过氧化作用过强而使CECs易受损。
代谢综合征(Metabolicsyndrome,MS)
MS征是以中心性肥胖、血脂紊乱、高血压、糖尿病、糖耐量异常或胰岛素抵抗为主要表现的一组症候群,对CECs有一定程度上的影响,但目前其损伤机制尚不明确,李进容等人发现MS患者CECs的CV及HG%增加[10]。
慢性肾衰
慢性肾衰也可导致CECs改变,尤其透析患者和血尿素高的患者,可能由于导致房水尿素增多,影响CECs,使ECD下降,CCT增加[11]。
2.角膜原发性疾病
Fuchs角膜内皮营养不良(Fuchsendothelialcornealdystrophy,FECD)
FECD是一种迟发性、进展性眼部遗传病[12],一般好发于50岁以后,表现为双眼不对称受累,角膜后弹力层滴状赘生物,ECD减少,角膜基质水肿(厚度可达到μm以上),并伴有视力下降。晚期角膜上皮可与基底膜分离形成大泡性角膜病变,异常疼痛[1,13]。其机制可能与CECs水通道蛋白表达异常,抗氧化系统能力减弱以及抗凋亡基因表达下降等导致CECs凋亡有关[14]。此外,白内障等内眼手术可加剧FECD的发展[13]。
Peters异常
Peters异常是一种眼前节发育异常的疾病,主要表现为先天性中央角膜白斑,后基质层、后弹力层以及角膜内皮层缺损,虹膜与角膜白斑周边部相粘连,角膜可出现水肿,周边部角膜透明[15,16]。虹膜前粘连是造成最终ECD降低的原因[17]。Peters异常的患儿行PKP与成人因角膜内皮功能不良行PKP相比,术后ECD下降的程度轻,这可能与该病患儿CECs储备功能较强有关。
ICE综合征
又称虹膜内皮综合征,病变累及角膜,前房角和虹膜,表现为角膜内皮失代偿,继发青光眼以及虹膜萎缩,晚期可继发大泡性角膜病变,致盲率高。光学显微镜及组织学观察内皮层可见CECs增大及细胞间暗区形成,这些异常的CECs又称为ICE细胞[18]。特征性变化ICE在临床上分为三个类型:①Chandler综合征;②原发性进行性虹膜萎缩;③Cogan-Reese综合征,其中Chandler综合征主要以角膜内皮病变为主,表现为CECs异常、角膜水肿及雾状混浊[19]。
圆锥角膜
Bitirgen等[20]利用活体内CM检查发现圆锥角膜可累及角膜各层结构,其中角膜内皮层的检查结果发现明显的CECs形态改变及ECD下降。
3.屈光性因素
有研究显示高度近视患者ECD下降,可能机制为:①早期CECs有丝分裂增强,角膜直径增大;②玻璃体退行性变影响房水循环及代谢进而影响CECs营养供应;③眼轴增大,角膜也会发生伸展,影响ECD[15,21]。陈雅琼等[24]发现高度近视患者ECD、HG%降低,AVE、CV增加。
4.青光眼
青光眼损害CECs可能的原因包括:①高眼压的直接压迫作用;②先天性的CECs及小梁网的改变;③抗青光眼药物的毒性作用[22]。有急性发作史的原发性闭角型青光眼(Primaryangle-closureglau北京中科专家白蚀症