生物工程角膜移植臨床失敗病例分析

朱超婕，鹿子康，高 偉，郝兆芹，馬 強(qiáng)，王小東

(西安市第一醫(yī)院眼科，陜西 西安 710002)

感染性角膜炎是世界性的致盲性眼病，角膜移植術(shù)是針對(duì)藥物治療無效的感染性角膜炎最為行之有效的治療辦法。然而角膜供體缺乏，使得許多患者失去了手術(shù)治療的機(jī)會(huì)。豬角膜脫細(xì)胞角膜基質(zhì)(艾欣瞳)作為首個(gè)生物工程角膜可替代人角膜供體進(jìn)行板層角膜移植術(shù)，可大大緩解角膜供體材料短缺的困境，為廣大患者帶去復(fù)明的希望。然而生物工程角膜作為一種新型的角膜材料，在行板層角膜移植術(shù)后的治療效果和角膜移植排斥的發(fā)生情況目前的研究仍較少。本文對(duì)臨床應(yīng)用生物工程角膜作為供體行板層角膜移植術(shù)的病例進(jìn)行分析，觀察術(shù)后出現(xiàn)的各種不良反應(yīng)發(fā)生情況、發(fā)生率及與感染的病原體、術(shù)前感染病情差異之間的聯(lián)系，為日后生物工程角膜的臨床應(yīng)用提供經(jīng)驗(yàn)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2017年9月至2018年8月期間在西安市第一醫(yī)院行生物工程角膜移植手術(shù)的感染性角膜炎患者共71例71眼，其中男40例40眼，女31例31眼，平均年齡(51.25±10.18)歲。按感染源分為：真菌性角膜炎15例，男9例，女6例，平均年齡(50.73±11.23)歲；細(xì)菌性角膜炎49例，男29例，女20例，平均年齡(51.33±10.08)歲；病毒性角膜炎7例，男3例，女4例，平均年齡(53.14±8.63)歲。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：①患者入院后經(jīng)角膜共聚焦顯微鏡、角膜細(xì)菌/真菌涂片檢查確診為感染性角膜炎；②經(jīng)藥物治療，眼部炎癥控制，角膜病灶邊界清晰，前節(jié)OCT檢查顯示角膜病變累及深度為400 μm以內(nèi)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①病灶累及全層角膜或術(shù)前已有角膜穿孔病史；②既往有其他內(nèi)眼手術(shù)史；③伴有其他可能引起眼部疾患的全身疾病(如全身免疫性疾病、糖尿病、精神疾病等)。

1.2 手術(shù)方法 患者常規(guī)予以2%利多卡因和0.75%布比卡因等量混合6.0 ml行球后阻滯麻醉。用直徑大于角膜病灶0.25～0.5 mm的環(huán)鉆在角膜植床上刻痕，45°板層刀在角膜植床剖切至病灶完全清除干凈，豬角膜脫細(xì)胞角膜基質(zhì)(艾欣瞳)復(fù)水30 s后，用與植床等大的環(huán)鉆鉆取植片，12針或16針間斷縫合角膜植片于植床。

1.3 觀察指標(biāo) 術(shù)后1、3周、1、3、6個(gè)月對(duì)患者進(jìn)行定期隨訪。比較患者術(shù)后植片排斥、水腫、溶解、混濁等影響角膜植片存活的情況。角膜植片透明、角膜上皮完整視為移植成功；角膜移植片溶解(圖1)、角膜移植片血管化(圖2)、角膜移植片排斥(圖3)、角膜感染復(fù)發(fā)(圖4)、角膜植片衰竭(圖5)視為移植失敗。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)數(shù)資料以[例(%)]表示，比較采用卡方檢驗(yàn)；應(yīng)用Logistic回歸分析進(jìn)行多因素回歸分析；以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 三組角膜移植情況比較 本次觀察生物工程角膜移植病例共71例,其中移植成功56例,成功率為78.87%；失敗15例，失敗率為21.13%。其中女31例31眼，占43.66%，移植失敗病例7例，失敗率22.58%；男40例40眼，占56.34%，移植失敗8例，失敗率20.00%。不同性別移植失敗率比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。真菌性角膜炎15例，占20.55%，移植失敗1例，失敗率6.67%；細(xì)菌性角膜炎49例，占67.12%，移植失敗10例，失敗率20.41%；病毒性角膜炎7例，占9.59%，移植失敗4例，失敗率57.14%。病毒性角炎組移植失敗率明顯高于另外兩組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.036)，見表1。

表1 三組角膜移植情況比較[例(%)]

2.2 角膜移植失敗與患者性別、年齡、感染源、瞼緣炎癥的Logistic回歸分析 結(jié)果顯示感染源的差異對(duì)角膜移植失敗與否的影響差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(OR=4.726，95%CI：1.24～17.96，P<0.05)；真菌性角膜炎行生物工程角膜移植成功率最高，而病毒性角膜炎應(yīng)用生物工程角膜行板層角膜移植術(shù)失敗率最高。另外統(tǒng)計(jì)分析中雖然瞼緣高炎性反應(yīng)對(duì)角膜移植失敗與否的影響差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但在臨床觀察病例中發(fā)現(xiàn)，伴有瞼緣高炎性反應(yīng)的病例移植術(shù)后更易發(fā)生排斥反應(yīng)。見表2、3。

表2 角膜移植失敗與患者性別、年齡、感染源、瞼緣炎癥Logistic回歸分析變量賦值情況

2.3 細(xì)菌性角膜炎角膜移植失敗與瞼緣炎癥的Logistic回歸分析 本次臨床觀察隨訪的細(xì)菌性角膜炎角膜移植失敗病例中，所包含失敗病例情況相對(duì)較全。其中出現(xiàn)角膜移植片血管化的比例多于其他形式的角膜移植失敗，共4例，占40%；1例因術(shù)后角膜移植片感染復(fù)發(fā)，占10%；2例發(fā)生角膜移植片溶解，占20%；3例發(fā)生角膜移植片上皮不愈合、角膜植片水腫，最終角膜移植排斥，占30%。生物工程角膜移植術(shù)后植片排斥反應(yīng)多發(fā)生于術(shù)后1月內(nèi)，發(fā)生排斥反應(yīng)的患者多伴有眼表、瞼緣的高炎性反應(yīng)。對(duì)細(xì)菌性角膜炎角膜移植失敗的不同表現(xiàn)與年齡、瞼緣炎癥等因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，具有眼表瞼緣高炎性反應(yīng)的患者角膜移植失敗的風(fēng)險(xiǎn)更高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(OR=7.29，95%CI：1.257～42.270，P<0.05)。見表4。

表3 角膜移植失敗與患者性別、年齡、感染源、瞼緣炎癥Logistic回歸分析

表4 細(xì)菌性角膜炎角膜移植失敗與瞼緣炎癥的關(guān)系

3 討 論

豬角膜脫細(xì)胞角膜基質(zhì)(艾欣瞳)作為我國(guó)自主生產(chǎn)、研發(fā)的生物工程角膜，是世界首個(gè)可替代人角膜供體進(jìn)行板層角膜移植的材料，緩解了我國(guó)角膜捐獻(xiàn)供體極度匱乏的現(xiàn)狀。與角膜上皮、角膜內(nèi)皮相比，角膜基質(zhì)免疫原性最低[1]。豬角膜與人角膜在解剖學(xué)、生理學(xué)以及生物力學(xué)特性上有很多相似之處，理論上豬角膜可以作為人角膜移植的理想材料，且符合倫理學(xué)要求[2]。生物工程角膜取材于豬角膜，經(jīng)病毒滅活與脫細(xì)胞等工藝制備而成。因其已經(jīng)進(jìn)行脫細(xì)胞處理，去除了生物細(xì)胞與其他抗原性物質(zhì)，可有效降低角膜移植術(shù)后免疫應(yīng)答反應(yīng)，減少角膜移植術(shù)后炎性反應(yīng)和免疫排斥反應(yīng)的發(fā)生[3-4]。其主要成分為膠原纖維支架，在結(jié)構(gòu)和力學(xué)強(qiáng)度上具有一定優(yōu)勢(shì)，移植于受體角膜植床后，有利于受體角膜上皮細(xì)胞的爬行、附著到角膜植片中，促進(jìn)角膜細(xì)胞再生和修復(fù)，以恢復(fù)角膜植片的透明性，是臨床上板層角膜移植術(shù)中角膜植片供體的有效替代[5]。

自生物工程角膜問世以來，我院已為上百例角膜病患者實(shí)施生物工程角膜移植術(shù)，取得較好的臨床治療效果，其中以感染性角膜病患者居多。但仍有一部分患者術(shù)后出現(xiàn)角膜移植片溶解、角膜移植片血管化、角膜移植片衰竭等問題，最終視為角膜移植手術(shù)失敗。在本次臨床觀察中發(fā)現(xiàn)，病毒感染所致的角膜潰瘍患者行生物工程角膜移植術(shù)后出現(xiàn)角膜移植失敗的概率高于其他感染性角膜病患者。

病毒性角膜炎是指由病毒感染引起的角膜炎癥，是最為常見的感染性角膜炎之一，其中以單純皰疹病毒性角膜炎最為多見，它是由病毒感染、免疫與炎性反應(yīng)參與、損傷角膜及眼表組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性眼病，是當(dāng)今世界上危害最嚴(yán)重的感染性眼病之一，因其類型多、易復(fù)發(fā)、臨床上無有效控制的藥物等因素使其成為一種世界性的重要致盲原因[6-7]。單純皰疹病毒性角膜炎(Herpes simplex keratitis,HSK)的發(fā)病機(jī)制主要為單純皰疹病毒原發(fā)感染人體后潛伏在三叉神經(jīng)節(jié)的感覺神經(jīng)元內(nèi)，在一些非特異性刺激下機(jī)體免疫力下降，誘發(fā)病毒再活化，再次活化的病毒沿三叉神經(jīng)節(jié)逆行至眼表，所造成的慢性炎癥引起角膜損傷[8]，包括但不限于角膜新生血管形成、角膜斑翳、角膜白斑等，造成不同程度的、永久性視力下降甚至失明。在正常的血管生成過程中，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子與血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)抑制因子維持動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)這種平衡被角膜感染、炎癥、手術(shù)創(chuàng)傷等破壞后，新生血管長(zhǎng)入角膜層間，破壞了角膜相對(duì)免疫赦免狀態(tài)，是角膜移植術(shù)后發(fā)生免疫排斥、導(dǎo)致角膜移植失敗的最常見高危因素[9-10]。因此病毒性角膜炎尤其合并新生血管生成的病例行角膜移植術(shù)時(shí)失敗率較高。

角膜移植片上皮的愈合也影響角膜植片的存活及透明度的恢復(fù)。角膜上皮快速愈合可減少新生血管的長(zhǎng)入以及免疫排斥反應(yīng)的發(fā)生等；術(shù)后持續(xù)性角膜植片上皮缺損、角膜溶解、植片感染、角膜神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)障礙等都可能導(dǎo)致手術(shù)失敗[11]。因此角膜移植術(shù)后盡快恢復(fù)角膜上皮的完整性是角膜移植術(shù)后需要關(guān)注的首要問題。影響角膜上皮細(xì)胞生長(zhǎng)的因素包括角膜神經(jīng)的再生及修復(fù)，角膜緣干細(xì)胞的數(shù)量及質(zhì)量，角膜移植片大小，患者眼表健康狀況等。角膜感覺神經(jīng)纖維的再生及修復(fù)是眼表重建的重要基礎(chǔ)[12]。在感染性角膜病尤其是病毒性角膜炎病情發(fā)展過程中，角膜神經(jīng)受損嚴(yán)重，上皮下神經(jīng)纖維減少、缺失；手術(shù)進(jìn)行過程中切斷角膜神經(jīng)，均可能導(dǎo)致術(shù)后角膜神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)障礙，進(jìn)而造成角膜上皮愈合延遲、角膜上皮功能障礙等，都可以導(dǎo)致移植手術(shù)失敗[12-13]。

淚膜作為角膜移植片存活的重要微環(huán)境，主要由脂質(zhì)層、水液層和黏蛋白層組成，而瞼板腺分泌則為淚液脂質(zhì)層的主要來源。淚膜脂質(zhì)層主要起到潤(rùn)滑、防水、防止淚液蒸發(fā)的作用[14]。當(dāng)眼表瞼緣處于高炎性反應(yīng)時(shí)，瞼板腺分泌功能異常，脂質(zhì)層分泌受損、減少，淚膜穩(wěn)定性被破壞，淚液蒸發(fā)增加，角膜移植片生存環(huán)境被破壞，導(dǎo)致角膜移植失敗。角膜移植排斥是有多重免疫細(xì)胞共同參與的細(xì)胞免疫反應(yīng)[15]。而瞼緣的高炎性反應(yīng)、瞼板腺分泌障礙、淚膜的不穩(wěn)定都會(huì)促進(jìn)抗原呈遞細(xì)胞的成熟、T細(xì)胞的活化和淋巴管生成，這些反應(yīng)會(huì)增強(qiáng)受體的免疫應(yīng)答[16]，從而加重移植排斥反應(yīng)，導(dǎo)致移植失敗。另外角膜移植手術(shù)本身的創(chuàng)傷、術(shù)后炎性反應(yīng)、術(shù)后角膜曲率的改變、術(shù)后長(zhǎng)期局部糖皮質(zhì)激素的應(yīng)用在治療眼部炎癥、移植免疫排斥反應(yīng)的同時(shí)增加了對(duì)眼表的刺激，均可影響淚膜的穩(wěn)定性，引起瞼板腺分泌的異常，破壞眼表微環(huán)境穩(wěn)態(tài)，影響眼表上皮細(xì)胞的正常恢復(fù)。因此維持角膜移植術(shù)后眼表穩(wěn)定狀態(tài)，能促進(jìn)術(shù)后修復(fù)，也是提高角膜移植成功率的關(guān)鍵因素之一。

角膜緣干細(xì)胞是眼表多種細(xì)胞增殖、分化的主要來源。之前研究普遍認(rèn)為角膜緣干細(xì)胞主要存在于角膜緣基底細(xì)胞層[17],因此若當(dāng)角膜移植受體病灶區(qū)未侵及角膜緣基底細(xì)胞層時(shí)，植片上皮愈合良好、時(shí)間短；相反，若當(dāng)角膜病灶跨過角膜緣基底細(xì)胞層時(shí)，角膜移植術(shù)后可能出現(xiàn)角膜上皮愈合延遲。并且當(dāng)移植孔接近甚至跨過角膜緣時(shí)，移植片的異體抗原易通過角膜緣血管網(wǎng)呈遞至受體，導(dǎo)致排斥率增加。

角膜新生血和淋巴會(huì)增加植片和受體之間的細(xì)胞流動(dòng)性，使得免疫活性細(xì)胞更易到達(dá)角膜移植片，增加了受體免疫系統(tǒng)與移植抗原的接觸[18-19]，促進(jìn)移植排斥反應(yīng)的發(fā)生。因此角膜植床血管化的程度和范圍也會(huì)影響角膜移植手術(shù)的結(jié)果，角膜植床新生血管累及范圍越大，角膜移植排斥的風(fēng)險(xiǎn)越高[20]。除此以外，在角膜移植手術(shù)過程中，手術(shù)縫線的深淺不一、縫線松緊度不適、縫線位置分布不均也與術(shù)后排斥反應(yīng)有一定的關(guān)系。術(shù)后縫線松動(dòng)會(huì)誘使炎癥細(xì)胞聚集，刺激新生血管長(zhǎng)入，促進(jìn)術(shù)后排斥反應(yīng)的發(fā)生[21]。

綜上所述，通過此次觀察研究發(fā)現(xiàn)，豬角膜脫細(xì)胞角膜基質(zhì)(艾欣瞳)作為角膜板層移植術(shù)供體治療感染性角膜病，尤其非病毒性角膜炎時(shí)，可以取得較好的術(shù)后效果。然而對(duì)于原發(fā)病為病毒性角膜炎的患者，應(yīng)盡量避免或謹(jǐn)慎選擇生物工程角膜移植。此外，術(shù)前選擇病人時(shí)，避免選擇病灶區(qū)超過角膜緣、眼表及瞼緣高炎性反應(yīng)、角膜新生血管豐富的病例進(jìn)行生物工程角膜移植手術(shù)；而在手術(shù)過程中，手術(shù)醫(yī)生應(yīng)爭(zhēng)取一次完成縫合，避免反復(fù)調(diào)整縫線，造成移植片醫(yī)源性損傷；縫線避免過緊，且植片與植床對(duì)合整齊，避免植片覆蓋植床或植片與植床間創(chuàng)面未閉合等情況出現(xiàn)。同時(shí)加強(qiáng)術(shù)后對(duì)患者的隨訪、觀察，慎重選擇、應(yīng)用局部激素，對(duì)于角膜縫線的過緊或松動(dòng)及時(shí)予以調(diào)整，以提高角膜移植手術(shù)的成功率。