淚液成分異常與不同淚膜破裂方式的研究進展

張瀟冉 綜述 薛春燕 審校

(南京大學附屬東部戰區總醫院眼科，南京 210000)

淚膜是由位于氣-液交界面的脂質層和位于眼表上皮的水黏液層組成的濕潤性薄膜[1]，在結膜囊中均勻地分布，是眼表結構的重要組成部分。淚膜分為3層，由內而外分別為結膜杯狀細胞分泌的黏液蛋白層、由淚腺和副淚腺分泌的水液層以及主要由瞼板腺分泌的脂質層[2-4]。淚膜的3層成分相互協調、相互作用，共同維護了淚膜的穩定性，保護了眼表上皮細胞。另一方面，眼表上皮本身通過跨膜黏蛋白組成的糖萼維持眼表的潤濕性來確保淚膜穩定性[5]。因此，淚膜與眼表上皮之間存在密切關系，某一種成分的改變或者缺失都會導致淚膜不穩定，進而損傷眼表上皮細胞，造成淚膜過早破裂，最終導致干眼[6-8]。多年來，眼科醫生，尤其是眼表專業醫生，致力于探尋通過補充淚液成分來穩定淚膜，治療干眼的方法。

1 淚膜動力學

淚膜形成的動態過程可大致分為二步。第一步：當發生瞬目時，上下眼瞼閉合接觸，脂質層被向下壓縮，上下方的淚河融合；閉合的眼瞼分布結膜杯狀細胞所產生的黏液，排列松散吸附于眼表上皮的黏蛋白，并清除眼表上皮的脂質污染物[9]。隨著上眼瞼的上升，淚河被分為2個部分，上半部分的淚液隨著上眼瞼的上升，沉積在眼表上皮表面[2,10]。而沉積時水液層的厚度取決于淚河向上的抽吸力與上皮細胞向下的黏性阻力之間的平衡，故此時在角膜中下部淚膜的厚度高于角膜上部[7,11]。第二步：瞼板腺持續分泌的脂質儲存于上下瞼緣的脂質邊緣儲存庫中，根據淚膜上下部脂質層的表面張力梯度，在淚液沉積的瞬間，單分子層的極性脂質最先快速擴散于淚膜上，非極性脂質稍有滯后[7,10,12]。文獻[12]表明根據淚膜沉積的水液層厚度，脂質的擴散速率也稍有不同，水液層越厚，淚膜脂質層擴散越快。脂質層向上延伸后，同時也將下方的淚液拖動到角膜上部，隨后黏蛋白沿著新形成的水-脂質界面擴散，在黏蛋白和脂質層的相互作用下，淚膜的表面張力進一步降低[9,13-14]。相反，擴散的黏蛋白也同樣促進淚液脂質在空氣/水表面的均勻分布[5,14]。淚膜的所有層都不應該被看作為獨立的個體，而是一個彼此之間不斷相互作用的整體。由于脂質層的向上拖拽以及下方淚河的抽吸作用，角膜下部的淚膜會短暫性地變薄，形成了淚膜水液層的再分布[2,10]。隨后，淚膜與淚河在誘導變薄的區域上分離，角膜前的正常淚膜建立；分離區域熒光素染色淚膜形成“黑線”，此過程大概需要2 s[2,7,10-11,15]。

正常的淚膜破裂目前認為主要有3個發生機制，即蒸發、淚液的切向流動以及淚膜/眼表上皮滲透濃度差[16-17]。蒸發、切向流動和滲透差都可以導致淚膜發生破裂，盡管它們可能發生在不同的時間尺度上。在淚膜導向診療的淚液動力學中，目前著重于前2種淚膜破裂機制[7,11]。雖然發散的切向流會導致某些模式的破裂，但在此概念中蒸發是導致淚膜變薄破裂的主要原因。簡單來說，就是由于淚液的蒸發變薄，淚膜上方脂質層靠近污染糖萼；糖萼黏蛋白(主要是跨膜黏蛋白MUC1、MUC4、MUC16)受損、糖基化水平提高、最終導致眼表上皮疏水，淚膜發生破裂[14,18-19]。在既往研究[14,20]中，淚液蒸發主要由淚膜脂質層控制，淚膜變薄和破裂的區域往往與脂質層的相應特征(比如脂質層的厚度、脂質層的組成結構等)相匹配。但由于淚液切向流的存在，淚膜變薄破裂與脂質層厚度并無直接相關關系。根據切向流的方向，流向淚膜變薄區域并減慢變薄稱為收斂切向流動，流出淚膜變薄區域并促進變薄稱為發散切向流動。由于發散切向流動的存在，一個較厚的脂質區域往往引起下方較薄的水液層[16-17]。

在瞬目時，單個瞼板腺分泌的脂質“泡沫”，隨后“泡沫”在淚膜上破裂，留下厚厚的“脂質球”沉積，從最初氣泡破裂的位置向上向外擴散。King-Smith等[17,21]發現脂質厚度的增加會導致該區域表面張力降低，區域底部水層形成發散的切向流動，擴散脂質層前緣的淚液厚度增加，后方淚膜厚度的減少。這種特征性的瞬態界面現象，即所謂的“酒窩”(dimple)，隨后“酒窩”逐漸消失，直到淚膜的建立[7,11]。

2 淚膜的成分

Wolff[22]將淚膜分為3層結構，表面的脂質層，中間的水液層和底部的黏蛋白層。淚膜和眼表協會干眼病工作組的第2次會議(Tear Film and Ocular Surface Association Dry Eye Workshop II，TFOS DEWS II)推薦了淚膜的兩相模型，它由脂質層覆于黏液水液層表面構成[2,10]。在這種結構中，脂質覆蓋于淚膜的最外層，通過降低淚膜的表面張力以及輔助瞬目時淚膜的擴散來維持淚膜穩定，保持淚膜光滑的光學表面以獲得良好的視覺效果，并對淚膜提供保護屏障[10,23]。淚膜的脂質層大多來源于瞼板腺所分泌的脂質，瞼板腺脂質包含約95%的非極性脂質層，主要包括膽固醇酯(CE)、蠟酯(We)、三酰甘油酯(TAG)等；約5%的極性兩親性脂質，主要是極性O-?；?ω-羥基脂肪酸(OAHFA)和磷脂(PL)構成[10]。這兩種不同類型的瞼板腺脂質分別構成淚膜的最外層和脂質層/水液層的交界面，分泌的瞼板腺脂質構成與淚膜脂質占比不全相同。淚膜的黏液水液層包含水、電解質、蛋白質、肽和小分子的代謝物等，在共同的作用下保持眼表的濕潤性并保護眼表[10,13]。黏蛋白主要由角膜和結膜杯狀上皮等細胞分泌，具有清除病原體和細胞碎片、潤滑眼表、防止病原微生物入侵等重要作用。黏蛋白根據結構的不同分為跨膜型黏蛋白(membrane associated mucins，MAM)和分泌型黏蛋白(secretory mucins，SM)[10,14]?？缒ば宛さ鞍自谘郾砩掀ぶ袠嫵闪颂禽?，賦予了眼表的濕潤性、減少眼表摩擦、并抵抗微生物黏附。糖萼的黏蛋白一般由MUC1、MUC4、MUC16構成，目前認為發揮重要作用的是MUC16[5,8,11]。分泌型黏蛋白位于黏蛋白層的外側，主要由MUC2、MUC7、MUC19和MUC5AC構成；其中分泌型黏蛋白按照形成聚合物的能力又分成凝膠黏蛋白和可溶性黏蛋白這兩類[2]。凝膠黏蛋白具有很強的水結合能力，可以將水性淚液轉化為黏膜水凝膠；構成淚膜，維持眼表水分。不僅如此，黏蛋白凝膠也有助于上皮糖萼損傷后其濕潤性的恢復[14]。

3 淚膜導向診療

淚膜導向診療是目前對于干眼的一種診療方法，以淚膜的動力學和觀察睜眼后淚膜的破裂模式為基礎，來識別某種淚膜成分的缺失。并在此基礎上，根據所需的成分進行補充治療，維持淚膜的穩定性[7,11]。

2012年，Yokoi及其團隊[24]基于淚膜不穩定在干眼發病中的重要性，首先提出了“淚膜導向治療”這一新的概念，即對淚膜異常層成分的靶向補充治療，恢復淚膜的穩定性。2013年，Yokoi等[24]在研究淚膜動力學和干眼相關眼表損傷的基礎上，根據淚膜破裂的形態、位置和時間的不同，將淚膜破裂模式分為4種，分別是線狀破裂(line break，LB)、區域狀破裂(area break，AB)、斑點狀破裂(spot break，SB)和隨機破裂(random break，RB)。每一種破裂模式都反映了不同的病理生理學。LB代表輕中度的水液缺乏，即是單純的水液層/分泌型黏蛋白層的缺乏；AB代表重度水液缺乏，即是水液層/分泌型黏蛋白層的缺乏或是眼表上皮糖萼的損傷；SB代表眼表濕潤性下降，與眼表上皮糖萼損傷有關；RB代表淚液蒸發過強，與脂質層和水液層/分泌型黏蛋白層的缺乏有關[24]。通過觀察淚膜破裂模式來識別某種淚膜成分的缺失，這種新型的干眼診斷思路，稱為“淚膜導向診斷”[7,24]。2017年，Yokoi及其團隊[25]增加了酒窩狀破裂(dimple break，DB)這一新的破裂模式。Yokoi等[25-26]基于大樣本干眼的臨床特征性研究，證實了不同破裂模式下的相關病理生理的可靠性，改進并豐富了淚膜導向治療的概念。2020年，亞洲干眼協會(Asia Dry Eye Society，ADES)基于淚膜導向治療提出了一種簡單的干眼分類，即水液缺乏型干眼 (aqueous deficient dry eye，ADDE)、濕潤性降低型干眼(decreased wettability dry eye，DWDE)和蒸發過強型干眼(increased evaporation dry eye，IEDE)，分別對應著淚膜的水液層、眼表上皮的跨膜型黏蛋白和脂質層/分泌型黏蛋白層的不足，這些干眼亞型是淚膜導向診療的重要組成部分[6]。Yokoi等[7,11]首先將熒光素淚膜破裂分為5種不同的模式，通過觀察每種淚膜破裂模式進行干眼類型的診斷，即觀察3次連續淚膜破裂，確定2個或3個重復破裂模式作為診斷結果。若這3個觀察結果都不相同，則被確認為隨機破裂組。RB對應蒸發過強型干眼，LB和AB對應其嚴重程度分別為輕、中、重度的水液缺乏型干眼，濕潤性降低型干眼與SB、DB有關[7,11]。這3種簡單的分類使我們可以針對淚膜異常成分進行靶向補充治療，進一步推動淚膜導向治療和淚膜導向診斷概念的發展。

4 淚膜成分異常導致的干眼類型與淚膜破裂方式關系

4.1 水液缺乏型干眼

4.1.1 區域狀破裂

AB是一種淚膜的破裂方式，一般在重度水液缺乏型的干眼中出現，發生在淚膜水液沉積時，即正常淚膜形成之前。其特征是較短的淚膜破裂時間(breakup time of tear film，TFBUT；0～1 s)和嚴重的眼表上皮損傷[25-26]。在睜開眼睛后，沒有觀察到熒光素染色的淚液移動或僅有限的淚液向上移動，導致淚膜未建立或淚膜建立不完全[24]。發生機制是在瞬目時，因嚴重的淚液缺乏，導致隨上眼瞼向上移動的淚液沉積不足，水液層不能向上運動或只有局限的向上運動[7,19]。由于缺乏連續沉積的水液層，隨后的脂質層無法繼續向上擴散，進一步阻礙了淚膜水液層的再分布，以及黏蛋白的溶解[9,27]，淚膜的正常成分幾乎不存在。由結膜杯狀細胞分泌的MUC5AC是其中主要的分泌黏蛋白，在上皮表面形成凝膠結構，清除眼表雜質、潤滑眼表、維護眼表的濕潤[5,8-9,14]。由于缺乏連續的黏蛋白凝膠層，眼表上皮失去保護，賦予眼表濕潤性的跨膜黏蛋白(主要是MUC16)因缺乏相應保護而被破壞。糖萼持水能力降低，從而阻礙淚膜擴散[19]，對淚膜以及眼表上皮的所有成分都產生了巨大的影響。淚膜與眼表上皮發生惡性循環，眼表穩態下降[10]。因此，在淚膜形成時，角膜表面的大部分區域出現淚膜的瞬間破裂[7,25-26]。

4.1.2 線狀破裂

LB一般發生在輕度至中度水液缺乏型干眼角膜表面的下部，其特征是TFBUT較短(2～3 s)，輕至中度的角結膜上皮損傷[25-26]，發生在淚膜未完全建立之前，脂質層的擴散完成階段。發生機制是由于水液缺乏，淚膜擴散沉積的水液層較薄，以及脂質層向上運動時對水液層拉拽和下眼瞼淚河的抽吸作用，使角膜下部的水液層瞬時變薄破裂[7,10-11]。破裂區域一般為條紋狀，占據大面積的角膜下部[25-26]。由于淚膜的反復破裂，破裂區域常發現角膜上皮損傷，即淺層點狀角膜病變。由于淚液的缺乏，淚河高度變小，水液層擴散沉積時受到較正常更大的下淚河抽吸力[25]，以及淚膜形成時水液層較薄，會導致淚膜更易發生破裂。根據淚膜補償理論，這種類型干眼可能存在較厚的脂質層補償水液成分，并偶爾伴隨結膜杯狀細胞分泌黏蛋白數量的增加[10]。

4.2 濕潤度降低型干眼

4.2.1 斑點狀破裂

SB一般發生在淚膜脂質層擴散之前的水液層沉積時，其特征是TFBUT較短(0～1 s)，即眨眼完成時，破裂已經存在[25-26]。而在這種模式中脂質層的特性和淚河高度是正常。淚膜的分泌黏蛋白保護眼表上皮糖萼，并對脂質產生一定抵抗，故向上移動的水性黏液可以從上皮表面去除沉積的污染脂質。因此，較小的破裂區域在淚膜水液層再分布時易被擦除[6,19,24]。因此，角膜上出現多處的SB且水液層再分布時，至少有1處SB未被覆蓋消失則稱其為SB[7,11]。發生機制是破裂區域角膜表面的潤濕性受損，淚膜穩定性下降，導致淚膜破裂[25]。這種局部濕潤度降低最可能的原因是眼表的糖萼黏蛋白MUC16缺乏或者損傷，或在淚膜形成的過程中，糖萼被脂質或其他物質污染，改變眼表親水性[7,11]。為了使淚膜維持穩定，角膜表面必須完全可濕，否則即使是在一個極小的不可濕潤的區域也會發生淚膜的瞬間破裂[19]。該模式下淚膜發生破裂后，通常不存在快速擴張趨勢，且破裂的區域形狀似“點”狀，同樣表明了眼表上皮親水性糖萼可能存在離散性局部損傷[25-26]。眼表上皮表面的潤濕性是由跨膜型黏蛋白和糖萼其他成分的完整結構決定的，并且受分泌黏蛋白層的保護和支持[5,7,11]。

4.2.2 酒窩狀破裂

DB一般發生在角膜相對中央部分，形成條紋樣的破裂區域，在脂質層擴散通過該區域后出現。這種模式的特征是淚液分泌量和淚膜脂質層的特性是正常的[25-26]。根據發生破裂的時間，我們推測它與特征性的瞬態界面現象，即“酒窩”有關，在“酒窩”區域，淚膜的脂質層更靠近黏蛋白層和角膜上皮表面的糖萼[7,11]。若在此過程中，脂質污染了角膜表面上皮的糖萼，使得淚膜的濕潤性受損，這將導致淚膜的快速破裂[7,19]。SB和DB都與角膜表面的潤濕性的降低有關，但由于破裂區域的形狀和時間的不同，其發生原因不同。SB的病理機制可能與離散性的糖萼受損或被脂質污染有關，眼表濕潤性下降，導致睜眼過程中水液層沉積時淚膜瞬間破裂。而DB機制是在淚膜形成過程中，淚膜的脂質層靠近并污染糖萼，使其濕潤性下降，進而導致淚膜破裂[7,11,19]。此外，在DB模式下，與SB相比，眼表上皮病變較輕，上皮糖萼無或存在很少的離散性損傷，也能區別兩者不同的病理機制[25-26]。在水液缺乏型干眼中，DB或者SB可與LB或AB同時出現，這是因為在水液缺乏型干眼中，水液層的沉積或向上運動過程中，由于淚膜水液層厚度減小，脂質層比正常淚膜更接近角膜表面。更易于污染眼表糖萼從而降低眼表的濕潤性導致淚膜的破裂[7,11]。

4.2.3 快速破裂

對于LB以及RB區域的快速擴張，且角結膜上皮無或輕度損傷，即使淚河的高度正常，但水液層的沉積仍低于正常的水平，目前認為與該區域眼表上皮的濕潤度降低有關[19]。主要是由于MUC16的損傷或缺失導致眼表濕潤性下降，破裂區域的快速擴張[7,11]，應考慮促進淚液黏蛋白的分泌或其他相應淚膜成分的補充[6]。但由于淚液分泌量的減少是其主要原因，故仍屬于水液缺乏型干眼。

4.3 蒸發過強型干眼

在淚膜完全建立后，淚膜破裂也可能發生，且每次眨眼時破裂區域和形狀發生隨機變化。這可能是由淚液蒸發過強而導致淚膜的破裂。其特征是TFBUT≤5 s，且角結膜上皮無或輕微損傷，這種破裂模式稱為R B[7,11]。在健康的眼睛中也可以看到RB，但在健康的眼睛中，RB的TFBUT較長(即＞10～15 s)[25,26]。淚膜的脂質層和黏蛋白層被認為是淚膜的重要組成部分，有助于抑制淚膜建立后的蒸發和維持淚膜的穩定性，這些成分的不足會導致淚膜更早發生破裂。在睜眼時，熒光素染色的淚液停止上移后觀察到淚膜的破裂，這與脂質層停止上移后完成淚膜的建立相應[11]。淚膜抗蒸發能力的下降可能與相應脂質層的結構和成分缺陷或改變有關[23,28]。脂質層中極性脂質的兩親性對于維持淚膜作為一個整體結構的完整性至關重要。越來越多的研究[23,29]表明：與富含不飽和支鏈的多層非極性脂質相比，緊密排列的單層極性脂質是更為有效的蒸發屏障，并對于淚膜的穩定也發揮著重要作用。當然非極性脂質層作用也不可忽視。淚膜的整體結構穩定性應取決于脂質種類的微妙穩態平衡。目前臨床和體外研究[14]均表明脂質層自身的抗蒸發能力較弱。當淚膜變薄時，脂質層中黏蛋白的濃度會相應的增加，形成密集的聚合物網絡，其具有高度的“保水”特性，可能會抑制淚膜水液層的蒸發[10,27]?；蛘咴谥|缺乏患者的淚膜中，分泌性黏蛋白MUC5AC會使淚膜脂質層的厚度和均勻性增強。這種內源性的黏蛋白可能在淚膜各層之間的關系和同步中發揮了關鍵作用，確保了淚膜的正常功能[1]。

5 結語

隨著現代人生活方式的改變，干眼的發病率逐年升高，由于干眼的發病原因和臨床癥狀的復雜多樣，干眼的相關診療給眼科醫師帶來了許多的挑戰。在日本，目前認為淚膜不穩定是干眼發病的主要核心因素。Yokoi及其團隊基于這一觀點，提出了“淚膜導向診斷”和“淚膜導向治療”，在臨床上為眼科醫生提供了一種非常實用的診斷和治療方法。根據這一概念，使用熒光素鈉和裂隙燈觀察淚膜破裂模式，有助于識別干眼亞型和選擇合適的治療方式，改善淚膜的穩定性。淚膜導向診療的新概念為干眼的診斷和治療開辟了另一個領域。但在西方國家，眼表學界目前更著重于炎癥對于干眼的作用，抗炎滴眼液也在干眼的治療中取得了相關的進展。不可否認的是，眼表炎癥、淚液的高滲透壓和其他相關因素在干眼的發生中也同樣發揮著重要作用。在臨床實踐中，可結合相關臨床體征作具體分析，豐富淚膜導向診療這一概念的運用。由于淚膜導向診療的提出與證實是基于目前的淚膜研究理論成果和干眼相關的臨床指標，部分淚膜成分都不能用目前的技術進行準確的定量評估。因此，相關淚膜成分與破裂方式的關系有待進一步研究闡明。淚膜導向診療仍然需要大量的臨床數據來證實其可行性，相關數據積累將有助于完善淚膜導向診療的概念，也有助于加深我們對干眼的進一步理解。

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