温故知新​｜早产儿视网膜病变的发病机制和治疗进展

1、温故知新｜胰岛素样生长因子-1在早产儿视网膜病发病中的作用

早产儿视网膜病(retinopathy of prematurity,ROP)以往称之为 晶 状体后纤维增生症 (retrolental fibroplasia)。1942年由 Terry [1]首先报道,本病的显著特点是晶状体后有白色纤维组织增生,故得此名。1984年被正式命名为早产儿视网膜病(ROP)[2]。ROP是视网膜血管发育异常的双侧眼病,表现为视网膜缺血、新生血管形成、增生性视网膜病变,最后导致视网膜瘢痕、玻璃体出血、甚至视网膜脱离。 

在胚胎早期视网膜没有血管,由玻璃体动脉供应营养。胎龄4个月时视网膜血管由视盘开始发育,逐渐向周边发展。胎龄8个月时血管发育到达鼻侧周边部分,直至胎儿足月,视网膜颞侧血管才发育成熟。因此,早产婴儿其周边视网膜血管尚未发育,存在着血管未发育区域。这是早产儿视网膜病的发病基础。早产儿胎龄越小,视网膜血管发育越不 成熟。 

1.血管内皮生长因子(VEGF):目前认为,高浓度氧疗时,动脉血氧分压超过正常,未成熟的视网膜血管由于没有基质和外层细胞的支持,血管强烈收缩,无灌注几分钟后完全闭锁,不会重新开放。视网膜血管收缩使周边视网膜的无血管区形成低氧状态,释放体液因子,包括 VEGF,促进血管形成,从而导致新生血管产生[3]。而 Pierce等[4]研究发现, 高氧状态能使 VEGF的表达下降,正因为 VEGF的表达下降,从而有潜在的防止血管增生的作用。但是回到正常氧浓度环境中,未血管化的视网膜相对缺氧,又导致了 VEGF大 量产生,形成新生血管,甚至出血和渗出。

  2. 氧自由基:随着分子生物学的迅速发展,“氧自由基 损伤”已被多数人接受,在缺氧或过度给氧的状态下,产生过多的氧自由基团,导致反应性氧化产物过多而发生氧化损伤。 

3. 其他细胞因子:除了活性氧-抗氧化系统,还有多种细胞因子、一氧化氮(NO)、黏附因子等参与高氧损伤机制。Ghiso等[5]在人视网膜神经上皮细胞的试验中证实 NO 抑制缺氧诱导 VEGF基因表达,并呈剂量依赖型和时间相关性,提示 NO 在 ROP 的发病中可能起到一定作用。Lashkari等[6]检测 ROP患儿视网膜下液肝细胞生长因子(HGF)的含量以及晶体后纤维膜上相应受体的表达,发现 ROP5 期患儿的 HGF含量较对照组明显升高,并且在纤维膜上检测到其受体。

4. 梭形细胞学说:周边视网膜无血管区存在着原始梭形细胞,它们是视网膜毛细血管的前身,在子宫内低氧环境下,梭形细胞增殖成条索块,条索块进一步管道化形成毛细血管。当早产儿突然暴露于高氧环境时,梭形细胞受损,刺激血管增生,先是视网膜内层发生新生血管,血管逐渐从视网膜内长到视网膜表面,进而延伸至玻璃体中。新生血管都伴有纤维组织,纤维血管膜沿玻璃体前面生长,在晶体后方形成晶体后纤维膜,膜的收缩将周边视网膜拉向眼球中心, 重则引起视网膜脱离[3]。 

尽管有以上学说,但 ROP的发病机制目前仍尚未完全明了,需要进一步研究和探讨。 

1.孕周和出生体重:早产、低出生体重已被认为是 ROP 的主要危险因素[7]。在美国多中心研究所的一项研究中,出生体重低于1000g的早产儿中有81.6%发生 ROP,体重在 1000~1250g 的早产儿 中有 46.9% 发生视网膜功能紊乱[8]。胎龄越小,情况就越严重[9]。意大利 ROP研究小组的研究结果显示,胎龄越小,体重越轻,ROP的发病率就越高[10]。Rekha等[11]在对100 例早产儿进行 ROP的前瞻性 研究中发现,出生体重<1500g的早产儿 ROP 的发病率为 47.3%,而<1000g的早产儿可高达73.3%,胎龄为28~ 29、~31、~33 周的早产 儿ROP 的发病率分别是 83%、 60%、50%。胎龄和出生体重与 ROP的发生成负相关。廖瑞端等[12]通过对早产儿闪光视网膜电图的检测,发现胎龄与视网膜电图的b波振幅呈正相关,而低体重儿的视杆反应、最大反应和视锥反应b波振幅均低于正常体重儿,说明早产低体重会影响出生后视网膜的发育。

2. 氧浓度、通气方式和吸氧时间:早产低体重儿由于呼吸系统发育不成熟,通气和换气功能障碍,生后给予一定量 的氧气吸入才能提高血氧浓度,减少脑缺氧,维持生命,但 吸氧却导致 ROP发生率的上升。

吸氧浓度与 ROP 的发生呈正相关。吸氧浓度每增加 20%,ROP的发生率增加7.8%。吸入氧浓度在 60% 以上 比40%以下发生 ROP危险高2.29倍[13]。另外,对 ROP患 儿的危险因素分析中发现通气方式与 ROP形成也有关系。

应用面罩或头罩给氧的患儿发生 ROP的可能性较小,而持续正压给氧(CPAP)或机械通气易导致 ROP的发生,这是 因为 CPAP给氧或机械通气氧浓度较高的缘故。因此对于接受40% 以上氧浓度治疗的早产低体重儿,应警惕视网膜病的发生。

  吸氧时间与 ROP的发生同样呈正相关。周宇芳[13]的研究发现吸氧时间>14d比吸氧时间<7dROP发生危险性大1.53倍。

  3.氧分压:目前认为氧分压的波动会导致 ROP的发生。Askie等[14]的研究发现动脉血氧分压(PaO2)波动越大(尤其是生后第1周内),ROP发生率越高,程度越重。血氧浓度的突然降低比逐渐降低更易发生 ROP。

  4. 遗传因素:在有些没有吸过氧的早产儿当中,也有部分发生 ROP。在20世纪90年代,就有人做了有关遗传的观察,他们发现不同种族人群中 ROP的发病率不同。非洲和南美的黑人比白种人的发病率低[15];阿拉斯加本土人的发病率比非本土人要低[16]。表明遗传、社会经济和饮食等多方面因素参与了 ROP的发病。

  Norrie病基因研究为 ROP的研究提供了参考。Shastry等[17]的研究发现,12例重度 ROP患儿,有4例患儿家长有 Norrie病基因的第三外显子突变;在100例进展期 ROP 患儿中,有2例患儿的 Norrie病基因的第一外显子 CT 重复片断有插入或缺失现象。Hiraoka等[18]指出,Norrie病的基因突变与进展期 ROP的3%有关联。Haider等[19]对Shastry证明有基因突变的早产儿的观察发现那些突变的基因与进展期 ROP没有关联。是否有其他的基因与 ROP的发病 有关,有待进一步研究。 

ROP发生还存在性别差异,有研究报道男性的发病率是女性的2倍 [20]。

  5. 其他可能因素:(1)微量元素:人体中的微量元素参与各种金属酶的组成,与 ROP的发病也有一定的关系。铜的缺乏可导致视网膜组织抵抗氧化损伤的作用减弱,削弱抗氧化酶的活性;此外,铜的缺乏还能增加血栓素 A2(TXA2) 的合成同时降低前列腺素I2(PGI2)的合成,从而导致视网膜血管持续收缩,进一步使视网膜缺血,导致 VEGF产生,形成新生血管,最终导致 ROP的形成[21]。另外还有研究表明硒的缺乏可能是 ROP发病因素之一[22,23]。(2)感染:Noyola等[24]对46例德克萨斯州儿童医院 NICU 的早产低体重儿进行研究,发现念珠菌 是 ROP发病的因素之一。(3) CO2:目前对二氧化碳的研究尚少。已有研究表明高血二氧化碳可能与视网膜病有关,而 Gellen等[25]的回顾性临床观察发现,血二氧化碳分压的变化和二氧化碳浓度的高低与 ROP的发生并没有关联。(4)其他:其他的可能诱因有支气管肺发育不良,输血的次数、肠外营养、坏死性小肠结肠炎、母亲曾用过β受体阻滞剂[26,27]等等。 

部分1、2期 ROP可自行消退,无须治疗,但要观察,如果病变发展到阈值期应该立即治疗。目前的治疗手段主要是以手术治疗为主,药物治疗为辅。

  1. 药物治疗[28,29]:主要为新生血管抑制剂,其机制包括抑制血管生长因子,抑制血管生长因子的活化,抑制活化信号在细胞内的传递,抑制内皮细胞和细胞外基质相互作用以及基因抑制剂等。(1)维生素 E(VitE):VitE 是抗氧化剂, 对视网膜氧化损伤有一定保护作用。(2)血小板反应蛋白 (TSP):TSP为肿瘤抑制剂,能抑制血管形成。Shafiee等[29] 利用SD大鼠 ROP模型研究发现 TSP-1及其分离肽可抑制 视网膜血管生成,血小板来源的 TSP-1可以抑制 ROP微血管形成。体外实验证实TSP-1成分肽能强烈抑制血管内皮生长。(3)DR/Flk-1 抗 体:DR/Flk-1 是 VEGF-2 受 体, McLeod等[30]的试验研究发现该抗体在正常视网膜血管发育时表达不明显,但在新生视网膜血管内皮细胞强烈表达。缓慢释放抗 DR抗体不影响正常视网膜血管形成,但却能显著抑制高氧诱导的病理性视网膜血管形成及玻璃体内新生血管化过程。(4)血管扩张剂:有学者发现在 ROP形成初 期,尼莫地平、银杏酮或潘生丁这三种血管扩张剂均可显著抑制 ROP新生血管生成[31]。以上药物仍然处于试验研究阶段,临床需要进一步观察。 

2. 手术治疗:主要是激光和冷凝,机制是破坏外周视网膜无血管区,减少 VEGF的分泌,从而延缓和阻断新生血管纤维化增殖。适用于阈值 ROP。(1)冷凝治疗:CRYO-ROP 小组研究表明,对阈值 ROP进行视网膜周边无血管区的连续冷凝治疗,可使50%病例免于发展到严重影响视力的 4 期,5期[32],但是并发症较多。(2)激光光凝治疗:与冷凝相比,光凝对Ⅰ区 ROP效果好,对Ⅱ区病变疗效相似,并可以减少玻璃体出血、球结膜水肿和眼内炎症。目前多主张采用二极管激光治疗,因为其穿透性强,不易被屈光介质吸收,并发症少。(3)巩膜环扎术:若病变发展至4期或5期且可看清眼底,应采用巩膜环扎术,缓解或解除视网膜牵引,使网膜复位。(4)玻璃体切割术:对于巩膜环扎术失败或者发展到5期的 ROP,采用玻璃体切割术。但只能使网膜部分复位, 对视功能的恢复作用不大。

  3. 基因治疗[28]:用载体携带目的基因,此载体对机体无害并可以逃避宿主的免疫系统,进入细胞膜,将目的基因插入靶细胞 DNA,通过基因治疗来调节参与 ROP发生的各种细胞因子的表达。Chowers等[33]将携带β乳糖苷酶基因的腺病毒载体用直接注入法导入 ROP大鼠的玻璃体中,XGAL染色显示β乳糖苷酶特异性表达于治疗部位,而不影 响视网膜血管的正常发育。

  ROP是一种儿童致盲眼病,目前正受到社会的广泛关注。4、5期的 ROP患儿即使接受手术,其视功能恢复情况仍然不佳。阈值病变的 ROP患儿即使在接受激光或冷凝术后仍有50%出现视网膜脱离或黄斑皱襞,严重影响视力。5 期 ROP患儿在接受玻璃体切割手术后虽可以达到解剖复位,但是无法达到功能复位。因此减少 ROP的发生,最有效的措施就是早期预防和早期治疗。虽然目前已有很多种预防治疗手段,但是仍处于研究阶段,许多问题亟待解决。