后发性白内障药物和基因治疗的研究现状

胡亚茹，陈 悦，王剑锋

(蚌埠医学院第一附属医院眼科，安徽 蚌埠 233004)

后发性白内障(posterior capsular opacification，PCO)，主要是指白内障囊外摘除+人工晶体植入术后，未能完全吸收的晶状体皮质出现增殖、迁移、纤维化，造成后囊膜继发性混浊、瞳孔周边出现半透明的膜，其临床症状主要表现为视力下降、对比敏感度降低、屈光改变、色觉改变等[1-2]，严重影响患者的身体健康和生活质量。然而，目前关于PCO的有效临床防治方法的研究较少，很多新型的治疗方法和材料还处于动物试验阶段，暂未投入到临床治疗中，探究其在研究和应用过程中的优势与不足为寻找更有效的PCO综合防治方法提供理论依据。

1 Nd∶YAG激光手术治疗

YAG激光是指波长为1 064 nm的激光，具有较强的穿透力,能够穿过厚度为8 mm的物质[3]，其组织热效应较低，对于周围组织不会产生明显的热损伤现象。YAG激光的电离效应使靶组织内形成等离子体，而爆破时的冲击波破坏靶组织，使其发生汽化、裂解等，从而实现切割的目的[4]。手术具体操作时一般选取视轴光学区后囊膜较薄位置作为脉冲起点，待调整完善后离焦，有效避免了人工晶状体(IOL)损伤，手术安全性较高，属于较为高效的PCO治疗手段[5]。

目前临床中针对非散瞳不使用激光接触镜直接激光治疗和散瞳后使用激光接触镜进行治疗这两种治疗方法的疗效存在一定争议。这两种方法的治疗效果虽相当[6]，但前者手术时间较短，激光照射能量较低，患者视力恢复较快，眼压快速升高的情况较少，且并发症发生率较低，安全性更好。近年来，不少研究表明植入IOL的材料和设计对术后PCO的严重程度及机体对IOL的异物反应强度存在一定的影响。比如，丙烯酸酯IOL表面可结合细胞外基质蛋白组分，这些蛋白可结合到晶状体和晶状体囊上，导致两者之间牢固粘附，从而减少LECs迁移。另有研究表明[7]，与圆形晶状体相比，视觉边缘锐利的晶状体发生PCO的可能性较低，主要是由于其锋利的边缘为晶状体向晶状体囊的迁移提供了机械屏障。

随着临床手术方式的改良和新型IOL的应用，PCO的发病率较早前有所下降，但远期效果仍不理想。由于激光手术后可能会有囊膜碎片进入前房阻塞了部分小梁网及邻近的管内侧壁；还可能由于激光震荡波刺激患者睫状体上皮，促进房水的分泌及前列腺素等炎性介质的释放，从而破坏血-房水屏障，玻璃体前移，进而出现一过性眼压升高的表现。

除此之外，Nd∶YAG激光后囊膜切开术后还可能会伴随其他并发症，如IOL损伤、黄斑囊样水肿和视网膜脱离等。但只要注意正确选择手术适应证、合理设定激光参数，就可有效预防和减少术后各类并发症的出现，促进患者预后。综上所述，Nd∶YAG激光后囊膜切开术治疗PCO患者虽效果较好，但并发症也较多。

2 药物治疗

通过药物预防PCO虽暂时还未广泛应用于临床，但近年来关于药物防治PCO的研究逐渐增加，研究内容主要集中在使用药物除去或破坏残留的LECs、抑制LECs增殖和纤维化上，取得了新进展。常用药物类型主要包括：天然植物类药物、抗炎类药物、抗代谢类药物、免疫抑制药物、去整合素类药物以及一些免疫毒素、细胞毒素等，不同的化学药剂干扰不同的PCO病变过程，具有自身独特的作用机制。

天然植物类药物毒副作用小、抗炎性能强，可有效抑制细胞增殖，使用天然植物类药物治疗PCO已成为临床研究的热点之一，具有非常光明的发展前景。目前，应用于PCO的天然植物类药物主要包括姜黄素、苦参碱、原青花素、五没食子酰基葡萄糖、白藜芦醇等。相关研究资料指出[8-10]，这些天然植物类药物能通过多种细胞内信号转导通路的相互作用来抑制LECs的增殖。然而，并非所有的天然植物类药物都可对PCO产生影响，如葡萄籽提取物、叶黄素和鱼油等，可能与LECs对活性氧浓度的依赖性有关，这些抗氧化类的天然药物所造成的活性氧浓度过低或过高的环境均无法改变细胞生物学行为。

患者接受白内障摘除术后，通常会损伤自身血-房水屏障，房水中前列腺素E2和细胞因子水平显著上升，进而促进LECs的增殖和迁移；LECs的增殖又反过来刺激前列腺素E2和其他细胞因子的释放，进一步加重患者后囊膜混浊程度。抗炎类药物不仅能阻断花生四烯酸转化、抑制环氧化酶活性、减少前列腺素的合成，还能有效促进血-房水屏障恢复。其中，曲安奈德(triamcinolone acetonide,TA)是一种极其有效的皮质类固醇类抗炎药，已被用于治疗多种眼部慢性炎症。有研究表明[11]，白内障手术过程中向患者前房注射TA，可减轻术后炎症反应、减少纤维蛋白的形成、抑制LECs纤维化，从而降低PCO发生率，有利于术后视力恢复，提高白内障手术疗效。非甾体类抗炎药(双氯芬酸钠等)和糖皮质激素类药物抑制炎症反应的环节不同，两者联合使用能有效提高PCO的临床治疗效果。

相关研究证实[12]，抗代谢类药物(5-氟尿嘧啶、柔红霉素、丝裂霉素C、甲氨蝶呤、环孢素a、吉西他滨等)可抑制残留LECs的增殖和纤维化、诱导其发生凋亡、抑制细胞胶原蛋白产生；在减少对眼内其他组织损伤的同时阻止后囊膜纤维化，防治PCO效果显著，很有临床应用前景。

组织纤溶酶原激活剂(tPA)、肝素等药物可抑制纤维素生成、抑制纤维蛋白渗出和眼内纤维膜形成，从而抑制LECs纤维化，是临床防治PCO的常用药物。在白内障摘除术中若向患者后房内置入肝素缓释系统，在一段时间内保持较为稳定的肝素浓度，可有效降低PCO发生率，明显减少不良反应。另有研究证实[13]，当免疫抑制药(环孢霉素A和雷帕霉素等)和去整合素类药物在动物体内达到一定浓度时，能明显抑制LECs增殖、转化，进而抑制后囊混浊，在眼科中的应用也逐渐广泛。除上述药物外，免疫毒素及细胞毒素(咖啡酸苯乙酯、聚赖氯酸等)也可用于PCO防治，但其具体作用机制尚不清楚，有待进一步探究。还有很多可能具有PCO防治作用的药物仍处于实验阶段，加之部分药物可能会损伤眼内组织，阻碍了其进入临床应用阶段。

3 纳米材料

纳米材料尺寸在1～1 000 nm之间，但一般小于100 nm，可由各种各样的有机或无机来源的材料可逆或不可逆地形成。纳米材料的结构形态主要包括球、纤维、胶囊、管、树状聚合物、胶束及颗粒等。其中，鉴于在医学中纳米颗粒存在的分散相不同，又分为水凝胶、乳液和悬浮液等。纳米材料由于尺寸小、易制备、可降解、靶向性强以及对生物组织刺激作用小等特点，在包括眼科在内的许多医学领域地位越来越重要。目前，将纳米材料应用于PCO防治的研究不多，其防治方法也不同。

纳米材料本身也可靶向LECs，从而预防PCO。将多肽纳米纤维基凝胶应用于猪眼模型LECs后,发现α-SMA和细胞密度发生有意义的变化，以此推测多肽纳米纤维基凝胶通过影响LECs的增殖和转分化有效防治PCO。通过应用氧化锌(ZnO)纳米颗粒抑制LECs中ATP酶(Ca2+-ATPase)的表达，抑制LECs钙转运作用，诱导细胞凋亡、抑制细胞增殖；氧化锌纳米颗粒结合UVB照射对抑制LECs增殖有协同作用，可有效预防PCO。

但是，纳米材料更多地作为一种药物载体应用于PCO的防治过程中。由于人眼具有角膜屏障、结膜屏障、血液-房水屏障以及血液-视网膜屏障等独特的解剖学和生理学构造，常规眼部制剂一般无法到达特定位置发挥作用，其药物生物利用率一般不超过5%[14]。纳米材料通过靶向输送药物纳米制剂提高药物生物利用率，同时还可防止局部持续释放药物引起的组织毒性，在各类眼部疾病给药过程中的应用越来越多,表现出良好的应用前景。

近年来，许多研究表明通过纳米颗粒(如多肽水凝胶)缓释5-氟尿嘧啶(5-FU)、细胞毒性药物阿霉素、酪氨酸激酶抑制染料木素、南蛇藤醇等，抑制人或动物LECs增殖，并诱导其发生凋亡，减少术后炎症反应，抑制PCO的发生[15]。抗体、小干扰RNA、寡核苷酸适配子等新型眼病治疗药物的出现,极大地推动了新型纳米载药系统等眼部给药技术的发展[16]。最近的研究表明，适当裁剪的纳米材料可作为胶囊袋内表面的一层，也可作为人工晶体的涂层，还可将水凝胶注射到囊袋中，涂层或水凝胶可以由结合肽或药物组成，以提供一个有效防止PCO形成的环境，可能会影响LECs的形态和功能，在防治PCO方面有很大的潜力。另外，在植入的晶状体填充材料与晶状体囊袋表面之间功能化水凝胶(类似于自然组织)可形成一层膜，从而防止材料诱导的PCO形成。

新型纳米载药系统和给药技术的进步极大地推动了眼部给药系统的不断完善，随着纳米载药系统在质量控制和安全性评价相关研究的不断深入，纳米材料会更多地应用到临床治疗,为PCO及其他眼科疾病患者带来福音。

4 基因治疗

目前尚无安全的药物治疗方法，Nd∶YAG激光虽然有效，但存在一定的并发症。随着分子生物学的不断发展，近年有学者提出用基因治疗PCO，如基因抑制剂、小干扰RNA、自杀基因、长链非编码RNA等，并进行了相关实验研究，为PCO的防治开辟了一条新途径。基因治疗眼部疾病具有诸多优势：(1)眼部解剖位置表浅，易于导入治疗性基因及观察基因导入后人眼形态学变化；(2)眼部是免疫赦免组织，并与体循环相对分离，不易产生副作用；(3)眼球体积小、组织结构紧密，基因导入后不易扩散至周围组织。以上因素均为基因治疗提供了良好的生理解剖基础。

4.1 基因抑制剂PCO发生的分子机制与相关基因的特异性表达相关，其模式主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调节等。体内及体外实验研究发现DNA甲基化抑制剂、组蛋白乙酰化(HDAC)抑制剂以及非编码RNA参与调控PCO发生发展中表型的变化并影响其进程。通过干扰表观遗传机制，即干扰DNA或RNA改变基因表达，可以在一定程度上抑制LECs增殖和迁移。被评估为具有抑制LECs中EMT作用的新型药物类型的DNA甲基转移酶抑制剂(Zebularine等)及组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Trichostatin A、Vorinostat等)具有抑制LECs增殖和迁移的潜力[7]。另外，Rho激酶途径与PCO的发生有关，Rho激酶抑制剂可以抑制LECs的增殖、迁移及EMT过程，从而参与PCO的防治[15]。

4.2 小干扰RNA(small interference RNA,siRNA)PCO的形成过程中TGF-β起到至关重要的作用，许多研究表明通过靶向干扰TGF-β信号转导相关基因，可阻断EMT反应，有效防治PCO的发生发展。在LECs中转染靶向II型TGF-β受体的siRNA可阻止LECs的转分化和迁移，同时还可阻止肌成纤维细胞标记物a-SMA和纤维连接蛋白的释放。靶向人LECs中TGF-β早期反应基因snail的siRNA，也可对EMT标记物(a-SMA、vimentin等)的释放有抑制作用。

4.3 逆转录病毒/腺病毒介导的自杀基因在对逆转录病毒/腺病毒介导的自杀基因治疗有效性的研究中，有报道称这些疗法可以在体外靶向LECs，诱导其凋亡。在兔晶状体体内模型中，只有腺病毒介导的治疗才能预防PCO。慢病毒介导的自杀基因可靶向人LECs，从而抑制PCO的发生发展，Cre/loxP慢病毒一HSV-TK系统就是一种可行的PCO防治方法。

4.4 长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)许多研究表明，LncRNA参与EMT过程，但是近年来针对HLECs发生EMT时LncRNA的表达谱研究较少。Zhang等[17]通过LncRNA微阵列分析发现TGF-β2诱导发生EMT的HLECs-B3与正常HLECs-B3相比，共有775个LncRNA(325个上调和450个下调)和935个mRNA(329个上调和606个下调)差异表达。该研究为未来在HLECs-B3细胞中研究与EMT相关的LncRNA奠定了基础，也为PCO的防治提供新的途径。随着我们对LncRNA在PCO中的运用不断加深，未来LncRNA对预防PCO的形成将成为研究热点，同时还有许多问题有待解决，如LncRNA调控PCO的具体生物学机制、LncRNA精准到达治疗靶点的过程等。

4.5 Sirt1关于Sirt1对LECs EMT过程的影响研究较多，也有研究阐述了Sirt1生物学作用的主要路径以及Sirt1在PCO治疗中的前景展望。Sirt1如交通枢纽一般连接上游miRNA及下游各种转录因子，具有调节血管生成、抗炎和抗氧化作用，在抗衰老、细胞凋亡、DNA损伤和氧化应激等方面效果显著。氧化应激可以抑制Sirt1的基因表达，而降低Sirt1的活性可以诱导炎症反应。有研究表明[18],抗VEGF治疗可减轻患者全身氧化应激并增加Sirt1、FOXO、PGC-1和PPAR-r基因表达，促进活性氧的生成。Sirt1也可通过作用于其上游miRNA，如miRNA-34a、miR-211、miR-204等，及其下游转录因子，如p53、FOXO家族、NF-κB、AMP活化蛋白激酶及PGC-1α等，诱导LECs凋亡，参与PCO发生发展过程[19]。因此，通过调节Sirt1相关信号转导和下游效应可能在PCO防治上具有潜在的应用价值。

4.6 其他有研究发现白内障患眼LECs中miRNA-34a水平低于正常眼LECs，且miRNA-34a可阻碍LECs的迁移和EMT，可能为PCO提供一个相对可靠的基因治疗靶点[20]。另外，近年来已证实多种眼部组织中均有Hippo信号通路表达，其可通过和多种信号通路相互作用在PCO及一些其他眼部疾病的发生发展过程中扮演重要角色[21]。维替泊芬、二甲双胍、多巴酚丁胺等药物都可通过作用Hippo信号通路的不同靶点,降低YAP和TAZ的表达,抑制细胞增殖、EMT,随着对Hippo信号通路与PCO相关研究的深入,有望找到更多防治PCO的新靶点[22]。

5 展望

该文综合了多个与PCO相关的临床科研研究，进一步阐述了PCO主要治疗方法及预防措施等方面的研究进展，以期为临床工作提供一定的理论指导。目前临床上广泛用于治疗PCO的方法主要是Nd:YAG激光手术，当然还可以联合其他药理及非药理治疗方法，治疗效果更佳，但是由于其有效性、副作用及伦理问题等还存在许多争议，有待更多细胞实验、动物实验及临床评估。新型药物的出现需要新型的载药系统，纳米材料在此方面具有巨大的潜能及应用前景。另外，基因抑制剂、小干扰RNA、自杀基因、长链非编码RNA等的出现也为PCO的防治开辟了一条新途径，具有广阔的发展前景。