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酶诱导玻璃体后脱离的研究进展发布时间：2004-12-22　浏览次数：255　视明眼科中心
刘刚1 综述 鄢秀菊2 审校
(1重庆医科大学附属第二临床学院眼科,重庆 400010 2重庆市第一人民医院视明眼科中心)
 
玻璃体后皮质（posterior vitreous cortex, PVC）与视网膜内界膜（internal limiting lamina, ILL）相分离临床上称为玻璃体后脱离（posterior vitreous detachment, PVD）。研究表明，相对完全的PVD对于许多玻璃体视网膜疾病——孔源性视网膜脱离、糖尿病视网膜病变、黄斑裂孔、黄斑前膜、视网膜分枝静脉阻塞等——的发展及预后有良好的作用[1-4]。玻璃体-视网膜的牢固粘连，也使玻璃手术风险增加；如果术前存在完全性PVD，无疑将使手术的难度降低，并发症减少，对于预防术后PVR的形成和促进视功能的恢复也有重要的意义。
用药物促进玻璃体液化和解除玻璃体-视网膜间粘连的研究方兴未艾。其中，酶因其具有对视神经损害小、对视网膜表面损害少、易于分离内界膜和后极部玻璃体的潜在优点[5]，而受到研究者广泛关注。用酶作为目前玻璃体切割手术的辅助方法甚至是一种替代方法的理论正在研究中。本文就近年来酶诱导PVD的研究进展作一综述。
1.玻璃体视网膜界面结构与PVD发生机制
玻璃体是一种特殊的细胞外基质，其成分中98%以上为水，主要大分子结构为透明质酸和胶原纤维。II型胶原是玻璃体最主要的胶原成分。透明质酸充填于胶原纤维网状结构之间，与玻璃体中的大分子物质氨基葡聚糖，硫酸软骨素，非胶原糖蛋白及其他糖藕合物，共同维持玻璃体正常的三维结构。玻璃体视网膜界面由玻璃体后皮质与视网膜内界膜等结构组成。人类玻璃体后皮质由致密的II型胶原纤维构成；视网膜内界膜含有I型和IV型胶原纤维、层粘连蛋白、纤维连接蛋及其他糖偶合物。正常玻璃体通过胶原纤维深入视网膜内界膜而形成紧密结合体。大分子——包括层粘连蛋白、纤维连接蛋白、硫酸软骨素及其它细胞外基质的组成成分——之间的相互反应是维持玻璃体与视网膜间界面粘附的主要力量。
玻璃体视网膜界面有着极其重要的病理学意义，许多玻璃体视网膜疾病与此界面有关，PVD则是此界面最常发生的生理病理改变。PVD是一个与多因素相关联的复杂的动态过程。其真正意义是指玻璃体后皮质中的II型胶原与视网膜内界膜中的IV型胶原分离。一般认为，PVD发生必须具有三个条件：玻璃体液化、玻璃体浓缩、玻璃体-视网膜间界面粘附力减弱。
关于PVD发生的分子机制， Kakehashi等(1994)认为生理性PVD的产生，主要是由于光化学作用下生成OH-自由基，促使透明质酸发生解析，玻璃体液化，II型胶原蛋白周围的支架破坏，从而产生PVD。这一理论可用来解释PVD与年龄相关的现象。而病理状态下发生PVD的分子机制，Akiba（1993）认为是各种因素造成血-眼屏障破坏，血浆成分进入玻璃体，使胶原蛋白与纤维连接蛋白、胶原蛋白与胶原蛋白产生连接、收缩，以及分解胶原分子链间稳定的化学键而导致透明质酸解析，出现液化和PVD。
玻璃体液化及流变学的改变是产生PVD的基础，但若没有玻璃体浓缩，即玻璃体对视网膜附着的牵引作用未减弱，则是有害而无益的。这提示应用药物诱导PVD，成功的关键是使玻璃体液化与浓缩两种过程同时发生[6]。
2.诱导PVD发生的酶
临床实践中，许多酶已被用于眼科手术。如糜蛋白酶曾在白内障手术中用于消化晶状体悬韧带；尿激酶用于前房冲洗以帮助清除前房血凝块等。而在玻璃体手术，尽管玻璃体切割技术和设备不断发展，但是从内界膜上完全分离玻璃体皮质仍然十分困难，尤其是玻璃体皮质与内界膜粘连紧密者，如年轻人；通过手术的方法从视网膜上去除玻璃体皮质有可能引起视网膜的进一步损害。酶的合理运用则可能完成分离玻璃体-视网膜间分子胶的粘连，或液化玻璃体凝胶，达到玻璃体切割的作用，而不损伤视网膜。它可使手术风险降低、手术时间缩短、手术费用减少、病人接受度增加。因此，作为最有希望用于玻璃体手术的辅助用药、甚至替代传统玻璃体切割手术的药物，酶在近年的研究中受到广泛关注。
2.1纤维蛋白溶酶
纤维蛋白溶酶（plasmin）是一种非特异性的丝氨酸蛋白酶，可以从自体血清中分离得到，是较早也是较多被研究的一种酶。现在认为其产生PVD的机制有：（1）通过介导纤维溶解过程，水解包括纤维蛋白、层粘连蛋白及纤维连接蛋白在内的—系列糖蛋白；（2）通过激活胶原酶，以及产生纤维连接蛋白降解产物，趋化诱导多形核白细胞，后者释放弹性蛋白酶，从而产生消化IV型胶原的效应。
在离体猪眼中的实验表明[7]，1或2U/0.1mL的纤维蛋白溶酶玻璃体内注射，30分钟后即可出现PVD，但后极部和赤道部仍有少量玻璃体皮质残留；60分钟后可诱导出较为完全的PVD，其中，2U/0.1mL组可见视网膜表面光滑，几乎无玻璃体皮质残留。研究者认为纤维蛋白溶酶诱导的玻璃体视网膜界面的分离与剂量和时间正相关。在人尸眼和猫眼中的研究也发现[8，9]，纤维蛋白溶酶能诱导完全性的PVD，并呈剂量和时间依赖。并且未发现纤维蛋白溶酶玻璃体内注射导致的视网膜形态学的改变，说明它诱导PVD是安全的。
近年，研究者开始从病人自体血中分离自体纤维蛋白溶酶（autologous plasmin enzyme ，APE）用于PVD诱导，也取得了理想的效果。在一项前瞻性研究中[10]，10名伴黄斑水肿的背景性糖尿病视网膜病变患者接受了玻璃体切割手术，其中，7名患者在术前行APE玻璃体内注射，结果术中发现，APE处理组产生了自发性的PVD，从而使手术难度降低，术后效果明显优于未用APE处理者。Asami 等[11]的研究也发现，APE玻璃体内注射，可促使玻璃体液化，并有助于玻璃体皮质与视网膜内界膜的分离，从而使传统的三通道玻璃体切割手术变得更容易，手术操作所需要的负压明显减少，手术安全提高，术后效果也更满意。
但也有作者认为[12-13]，纤维蛋白溶酶单独应用产生的PVD是部分性的，而且所形成的间隙太狭窄，并不能诱导出完全性PVD。 近来，研究者多将纤维蛋白溶酶与其它药物合用[12～14]，如SF6、重组链激酶、尿激酶等，诱导出了满意的PVD，并且未发现视网膜毒性。
目前，纤维蛋白溶酶已用于婴幼儿、少年和青年病人，也用于治疗外伤性黄斑裂孔和糖尿病性黄斑水肿。其在美国已进入II期临床试验。
2.2 纤维蛋白溶酶原激活剂
纤维蛋白溶酶在正常情况下以无活性的酶原形式存在于机体，能特异性地激活纤溶酶原，使之变为纤维蛋白溶酶的药物称为纤维蛋白溶酶原激活剂（plasminogen activator，PLA），包括：链激酶、尿激酶、组织型纤溶酶原激活剂、茴酰化纤溶酶原链激酶激活剂复合物（anisoylated plasminogen streptokinase activator complex, APSAC）等。其中前三者均被研究者用于PVD诱导的研究中。
i.链激酶
链激酶（streptokinase,SK）是C组β溶血性链球菌产生的一种蛋白质，能与纤溶酶原结合，形成SK-纤溶酶原复合物后，促使游离的纤溶酶原转变成纤溶酶，从而发挥溶解纤维蛋白的作用。早在90年代初，Cherfan等就将链激酶用于溶解玻璃体切割术后眼内纤维性渗出物，他们发现，术后玻璃体腔内注射链激酶1000IU，4小时后，渗出的纤维素被完全溶解，并且没有发现临床可检出的不良反应。EL Baha等[15]将不同浓度（150 IU、1500 IU、15000 IU/0.1ml）链激酶注入兔眼玻璃体腔，结果10天后，1500 IU及15000 IU/0.1ml组均产生了完全性的PVD，其中1500IU/0.1ml组电镜检查未发现有视网膜出血及其它毒性反应。但是，作为一种纤溶酶原激活剂，链激酶是怎样单独引起玻璃体视网膜界面分离的，尚不清楚。其作用机制尚需进一步探讨。
ii.尿激酶
尿激酶（urokinase,UK）由人肾细胞合成，自尿中分离而得，无抗原性，能直接激活纤溶酶原，使纤溶酶原从精氨酸-缬氨酸处断裂而成活化的纤溶酶。作为纤溶酶原激活物，尿激酶多与纤溶酶原联合用于诱导PVD的研究中。研究者[13]将纤溶酶原与尿激酶单独或联合行兔眼玻璃体内注射，发现1000 IU的尿激酶联合1或2 CU纤溶酶原可以诱导完全的PVD，且没有视网膜损害；而两者单独应用都不能诱导满意的PVD；并且尿激酶超过1000IU可能会产生视网膜毒性。Men等[14]的研究也发现，重组尿激酶与纤溶酶原联合应用，可诱导PVD，如果再联合SF6，则诱导兔眼完全性PVD的成功率高达75%。
iii.组织型纤溶酶原激活剂
组织型纤溶酶原激活因子（tissue plasminogen activator, t-PA）是一种新型的纤溶药物，通过克隆和表达人t-PA基因丝氨酸蛋白酶，能高效特异性地激活纤维蛋白溶酶原转变成纤维蛋白溶酶。它是由527个氨基酸3条精链组成的丝氨酸蛋白酶，其激活作用有赖于纤维蛋白存在，能迅速与纤维蛋白-纤溶酶原结合成复合物，从而激活纤维蛋白溶酶原。由于复合物的存在，t-PA对血液中的纤维蛋白溶酶原没有激活作用。
从1987年起t-PA就被用于内眼，用于治疗手术后的纤维蛋白渗出，最近有人将其用于视网膜下出血[16]，眼内注射有较好的安全性。Hesse等[17]先通过轻度睫状体冷冻暂时破坏兔眼血-视网膜屏障，以使血浆中纤溶酶原进入玻璃体腔，24小时后，向玻璃体内注射t-PA25μg，1周后光镜、扫描及透谢电镜观察视网膜内界膜，发现产生完全性PVD，并且无视网膜毒性，提示它可能是玻璃体切割术前一种有益的辅助手段。在糖尿病视网膜病变患者，由于糖尿病状态而使血-视网膜屏障破坏，纤溶酶原存在于玻璃体内，玻璃体腔注射t-PA也可产生PVD。Hesse和Kroll[18]以糖尿病增殖性视网膜病变患者为研究对象，用双盲随机抽样试验术前8周眼内注入t-PA作为玻璃体切割的辅助治疗，安慰剂作为对照。结果11眼中10眼(91％)产生PVD，从而有利于玻璃体切割术的进行，而对照组9眼仅有1眼(11％)产生。
尽管早期的动物实验研究显示，t-PA剂量超过50μg有一些毒性反应，但临床试验证明，t-PA应用于人眼时，50μg是安全的，甚至可达到100μg。在玻璃体手术行气-液交换后，玻璃体腔内的气泡可能使视网膜对t-PA的耐受性下降[19]。
由于t-PA是一种通过基因重组DNA技术获得的纤溶活性物质，因此可以保证其恒定的酶活性以及无菌状态，这使其具有非常有利的临床应用前景。
2.3 胶原酶
胶原酶(collagenase)是指只作用于胶原或其变性明胶而不作用于其它蛋白质的酶类。其来源广泛，多种微生物、动物的许多组织细胞(尤其在病理条件下)都可产生胶原酶。由于它非特异性的作用于胶原分子的多个位点，将其分解成小段肽类物质，临床上常用于治疗腰间盘突出、预防瘢痕疙瘩等。在眼部，研究者试图用它来消化玻璃体胶原。但是由于胶原酶对降解胶原的非选择性，它对视网膜、晶状体毒性较大，易引起晶状体混浊、内界膜部分侵蚀和渗出性出血等并发症，且随着其留存时间毒性增加。
近年来，一种从多粘芽孢杆菌中提取的非特异性酶Dispase受到广泛关注。Dispase是一个中性的35.9kD的蛋白酶。它已被用于分解各种组织的基底膜，如皮肤、角膜上皮等，并取得成功[。Tezel[20]等在离体猪眼和人眼研究它是否能选择性分离眼底后极部与内界膜的粘连。将5IU／mＬ的Dispase蛋白酶注入离体的人眼玻璃体腔中，15min后，几乎发生完全性PVD。但这一研究是在离体眼上进行，并且其产生PVD与否及PVD的程度是通过大体标本肉眼下判断的，使其研究结果缺乏充分依据。Kang[21]等的研究也证明了Dispase玻璃体腔注射能诱导兔眼PVD的发生。但该研究并没有作有关药物毒性的评价。Oliveira[22]等在切除活体猪眼中轴部玻璃体后，注入Dispase 50 µg（0.05 mL），15min后用手术的方式吸出视盘部分的玻璃体皮质，发现Dispase松解了玻璃体皮质与视盘间的粘连；术后8周内行临床、电生理、病理学检查均未发现药物对视网膜有毒性作用。由于Dispase诱导PVD的安全性和有效性，且酶的活性不受血清的干扰，所以它在临床眼底疾病中可能最具有实用价值，相关的研究正在进一步进行。
2.4 透明质酸酶
透明质酸酶（hyaluronidase）是一种特殊的底物酶，能特异性地作用于透明质酸，分解透明质酸戊二糖成分，破坏葡萄糖胺和葡萄糖醛酸的连接，使多聚糖降解而产生玻璃体液化。透明质酸分子从胶原纤维间隙中释放出来而重新分布，引起胶原细纤维聚合、生化稳定性降低，从而减弱其与视网膜内界膜间的粘附力，促使玻璃体后脱离。
Harooni等[23]用10 IU／0.1mＬ或更大剂量透明质酸酶行兔眼玻璃体腔注射，结果5周左右产生PVD；并认为用量在20 IU及以下时是安全和有效的，可作为一种玻璃体手术的替代方法或辅助方法。但也有研究者认为单独应用透明质酸酶只能起到液化玻璃体的作用，而并不能引起PVD的发生。Hikichi等[24]将20 IU（0.1mL）透明质酸酶注入兔眼玻璃体腔，对照组注射平衡液BBS 0.1ml，分别于3月、6月后摘除兔眼，扫描电镜观察玻璃体视网膜界面，两组均未发现PVD产生。另外有报道眼内注射透明质酸酶联合长效气体（SF6）能使PVD更易产生。
2.5 软骨素酶
240kD的硫酸软骨素蛋白多糖是连接玻璃体视网膜的一个重要的葡糖胺聚糖，此外，软骨素硫酸盐也是维持玻璃体凝胶状态的一种重要分子。软骨素酶（Chondroitinase）能特异性酶解硫酸软骨素中的硫酸部分，故其被认为能有效地使玻璃体脱离。Hageman等[26]报道，在尸体眼和猴眼的玻璃体腔注入软骨素酶后，5~15min内可引起玻璃体从视网膜上完全脱离，且视网膜内界膜保持完整，无副作用发生；还观察到软骨素酶可使视网膜前膜脱离。在美国已完成了该药的临床I期验证。因此硫酸软骨素酶用于玻璃体疾病中可能是一种有效和安全的药物。
3. 小结
尽管用酶的方法诱导PVD的研究起步不久，但是已经取得了大量可喜的成果。目前的研究还主要是在离体眼球和动物眼进行，酶或联合用药玻璃体腔内注射的药理学、药代动力学、有效性和安全性等诸多方面的问题，尚需大量的基础和临床研究加以论证。酶诱导PVD的方法丰富了目前对玻璃体视网膜疾病的处理手段，若能真正应用于临床，则必将大大提高传统玻璃体切割手术的安全性、简化手术的操作，甚至部分取代目前的玻璃体切割手术，在治疗效果和社会、经济效益各方面都具有重要的意义。
参考文献
[1] Ripandelli G, Parisi V, Friberg TR,et al. Retinal detachment associated with macular hole in high myopia: using the vitreous anatomy to optimize the surgical approach. Ophthalmology. 2004 ;111(4):726-31.
[2] Nowosielska A, Robaszkiewicz J, Graczynska E,et al. The influence of spontaneous posterior vitreous detachment in resolution of diabetic macular edema in NIDDM. Klin Oczna. 2003;105(6):355-61.
[3] Ebato K, Kishi S. Spontaneous closure of macular hole after posterior vitreous detachment. Ophthalmic Surg Lasers. 2000;31(3):245-7.
[4] Charbonnel J, Glacet-Bernard A, Korobelnik JF, et al. Management of branch retinal vein occlusion with vitrectomy and arteriovenous adventitial sheathotomy, the possible role of surgical posterior vitreous detachment. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2004 ;242(3):223-8.
[5] Trese MT. Enzymatic vitreous surgery. Semin Ophthalmol, 2000; 15(2):116-121
[6] Sebag J. Pharmacologic Vitreolysis. Retina, 1998;18(1):1-3
[7] Gandorfer A, Putz E, Welge-Lussen U, et al. Ultrastructure of the vitreoretinal interface following plasmin assisted vitrectomy. Br J Ophthalmol. 2001;85(1):6-10.
[8] Li X, Shi X, Fan J. Posterior vitreous detachment with plasmin in the isolated human eye. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2002 ;240(1):56-62.
[9] Gandorfer A, Rohleder M, Sethi C, et al. Posterior vitreous detachment induced by microplasmin. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2004 Feb;45(2):641-7.
[10] Williams JG, Trese MT, Williams GA, et al. Autologous plasmin enzyme in the surgical management of diabetic retinopathy. Ophthalmology. 2001 ;108(10):1902-5.
[11] Asami T, Terasaki H, Kachi S, et al. Ophthalmology. Ultrastructure of internal limiting membrane removed during plasmin-assisted vitrectomy from eyes with diabetic macular edema.2004;111(2):231-7.
[12] Hikichi T, Yanagiga N, Kado M, et al. Posterior vitreous detachment induced by injection of plasmin and sulfur hexafluoride in the rabbit vitreous. Retina,1999;19(1):55-58
[13] Unal M, Peyman GA . The efficacy of plasminogen-urokinase combination in inducing posterior vitreous detachment. Retina. 2000;20(1):69-75.
[14] Men G, Peyman GA, Genaidy M, et al. Retina. The role of recombinant lysine-plasminogen and recombinant urokinase and sulfur hexafluoride combination in inducing posterior vitreous detachment. 2004 ;24(2):199-209.
[15] EL Baha SM, Abou-Nazel MW, Idriss HF, et al. The role of streptokinase in induction of posterior vitreous detachment: a scanning and transmission electron microscopic study of the retina in rabbits. Retina. 2003 ;23(5):698-704.
[16] Kamei M, Estafanous M, Lewis H. Tissue plasminogen activator in the treatment of vitreoretinal diseases. Semin Ophthalmol, 2000;15(1):44-50
[17] Hesse L, Nebeling B, Schroeder B, et al. Induction of posterior vitreous detachment in rabbits by intravitreal injection of tissue plasminogen activator following cryopexy. Exp Eye Res. 2000 ;70(1):31-9.
[18] Hesse L, Kroll P. Enzymatically induced posterior vitreous detachment in proliferative diabetic vitreoretinopathy. Klin Monatsbl Augenheikd, 1999;214(2):84-89
[19] Hesse L, Schroeder B, Heller G, et al. Quantitative effect of intravitreally injected tissue plasminogen activator and gas on subretinal nemorrhage. Retina, 2000;20(5):500-505
[20] Tezel TH, Del Priore LV, Kaplar HJ. Posterior vitreous detachment with dispase[J]. Retina, 1998,18:7-15
[21] Kang SW, Lee JH, Ham DI, et al. Induction of posterior vitreous detachment with dispase in rabbit eyes . Invest Ophthalmol Vis Sci 1998; 39(suppl): 379.
[22] Oliveira LB, Tatebayashi M, Mahmoud TH, et al. Dispase facilitates posterior vitreous detachment during vitrectomy in young pigs. Retina. 2001;21(4):324-31.
[1] Harooni M, McMillan T, Refojo M. Efficacy and safety of enzymatic posterior vitreous detachment by intravitreal injection of hyaluronidase. Retina 1998; 18: 16–22.
[23] Hikichi T, Masanori K, Yoshida A. Intravitreal injection of hyaluronidase cannot induce posterior vitreous detachment in the rabbit. Retina 2000; 20: 195–198.
[24] Hageman GS, Russel SR. Chondroitinase-mediated disinertion of the primate vitreous body. Invest ophthalmol Vis, 1995,35:1260