角膜缘潜在性功能的开发应用
眼科研究 2000年第4期第18卷 综述
作者：朱志忠
单位：200032上海医科大学中山医院眼科
关键词：角膜缘；干细胞；眼表移植；前睫状巩膜切开；弧形松弛切开
摘要 角膜缘界于透明的角膜、结膜和不透明的巩膜之间，是调控眼球生理功能和病理进程的重要枢纽。它在临床上的重要性包括：供给周边部角膜的营养；包含房水排出通道；调节眼前节的免疫状态；是角膜上皮再生器官干细胞的坐落场所；是白内障、青光眼、眼表移植和屈光成形等眼科手术切口的必经之路。从以下5个领域，对角膜缘潜在性功能开发应用进行简明扼要的阐述：1．角膜缘干细胞移植；2．眼表重建术的策略和展望；3．血管化角膜增视性移植；4．前睫状巩膜切开矫治老视和远视；5．角膜缘弧形松弛切开治疗角膜散光。内容包括基本原理、手术时机、基本术式、关键手术技巧和临床效益。
分类号 R772
Exploitation and Application of Potential Function in the Limbus
Zhu Zhizhong
（Department of Ophthalmology，Zhongshan Hospital，Shanghai Medical University，Shanghai 200032）
Abstract The limbus is located on the border between the transparent cornea，conjunctiva and opaque sclera．It plays an important role in regulating the physiological function and pathological progress of the eye．Its importance in clinical ophthalmology includes：supplying the nutrition for peripheral cornea，containing the pathways of aqueous humous outflow；regulating the immune reaction of ocular anterior segment；“limbus palisades of Vogt”being the location of corneal epithelial stem cells，and it being the site of surgical incisions for cataract，glaucoma，ocular surface transplantation and refractive surgery．This article is focused on the exploitation and application of potential function in the limbus．The surgical fields include：（1）Limbal stem cells transplantation；（2）Ocular surface reconstruction with bright prospect；（3）Optical grafting on vascularized cornea；（4）Anterior ciliary sclerotomy for treating presbyopia and hyperopia；（5）Limbus relaxing incisions for the correction of astigmatism．The details containing basic theory and principle，surgical time，basic patterns of surgery，key skills of surgery and clinical effects are discussed．
Key words limbus stem cells ocular surface reconstruction anterior ciliary sclerotomy arcuate relaxing incisions
角膜缘界于透明的角膜和不透明的巩膜之间，尽管其体积很小，但由于它标明了光学透明角膜、结膜以及不透明巩膜的界限，仍然引起人们的极大兴趣。它包含房水排出的通道，是白内障、青光眼、眼表移植和屈光成形等眼科手术切口的必经之路。角膜缘Vogt栅栏区又是角膜上皮再生器官角膜上皮干细胞的所在部位。如果把眼球比作地球，按地缘学的观点来分析，角膜缘可算是地球上最为忙碌的地区。
免疫反应和疾病的转归均受角膜缘结构和其潜在性功能的影响，因而有必要了解角膜缘的组织结构、特殊的生理功能及其临床应用。
1 角膜缘的解剖和潜在性生理功能
1．1 角膜缘的定位［1］
病理学家、组织学家和眼科临床医生赋予角膜缘以不同的定义。
病理学家一般认为：角膜缘的前界为前弹力层和后弹力层终端的连线，后界为一端起自巩膜突，向眼球表面作一垂直线，交汇于眼球外表面的切面。
组织学上角膜缘的界限则以在组织横切面、能够识辨的角膜与巩膜的交接处为标志。由于两者的主要组成成分均为胶原组织，通过常规的组织学技术严格定位其结合部是困难的。在HE染色中，角膜胶原比巩膜胶原伊红染色稍淡；典型的角膜胶原直径小于6×10－8m（600）。且排列极其规则，是角膜透明的物质基础；巩膜纤维直径在(7～10)×10－8m（700～1000）之间，排列不太平行，导致巩膜的混浊性质。在眼球外表面，巩膜纤维比内面延伸得更远，因而在组织横切面，从外表面至内表面，顺着两者纤维的交接处可划出一条略显弯曲的对角线。从前至后，在其陡然向前弯曲形成内巩膜沟和Schlemm管和外壁以前，几乎到达眼球的内壁。这条略显弯曲的角巩膜交接的对角线，形成了眼科手术角膜缘的外观。
眼科医生对角膜缘的临床定位着眼于眼科手术的切口和手术质量。
熟悉角膜缘的外在解剖标志有助于准确地完成手术。在临床上，当剪开球结膜反折以后，便可看到这一移行区的灰蓝外观。在白色的巩膜和透明的角膜之间，这个灰蓝区域宽约1～2mm。这种灰蓝色调源于光线通过角膜和巩膜之间半透明的交界发生散射，在其横切面中，从巩膜一侧到角膜一侧，巩膜组织逐渐减少。眼科医生能够通过灰蓝色的解剖标志准确把握眼内组织的定位。由于角巩膜交接面的对角线的倾斜度，在水平子午线方向要比垂直子午线方向为短，也就是说，在水平子午线区域，灰蓝色区域的宽度比垂直子午线区域要窄。因此，最恒定的眼内结构的球表外在标志是灰蓝色缘区的后界，该处相当于角巩膜交接的内面，在所有子午线方向常常为前部小梁网的所在部位。
现时青光眼和白内障的手术切口，常作有巩膜半层组织瓣。由于角巩膜交接面的斜度，在50%全厚的巩膜瓣下，灰蓝色角巩膜移行区相对向后移位，由巩膜向角膜方向推进，可见一条显著的白线，粗略相当于巩膜突的水平。覆于小梁外观呈灰色的组织，相当于Schwalbe环线的水平。在半层巩膜下，在移行区后缘切口，将进入眼内巩膜突的平面。而在此后缘前方的所有切口，均能通达前房。
1．2 角膜上皮干细胞坐落在角膜缘［2，3］
在所有自我更新的组织中都有干细胞存在。这些细胞最终主宰着细胞的更迭和组织的再生。一些独特的、遗传的固有特性使得干细胞能够准确无误地完成这一重要使命。干细胞的这些特性包括：(1)这些细胞具有长寿命和极大的细胞分裂增殖潜能，在干细胞水平连续、持久和准确无误地进行有丝分裂，并且能传递给所有克隆的细胞具有正常的分化和细胞功能。(2)分化程度低。(3)良好的解剖学防护。干细胞位于深部网嵴状的基底层，而该处有浓密的黑色素颗粒，使干细胞受到极佳的保护。该处浓密的黑色素颗粒优先分布，这种情况在有色人种特别是黑人中更加明显。(4)特别有规律地调节长寿命的干细胞平衡两种互相冲突的需求：a．增加损耗的干细胞数，以保持自我更新；b．根据损耗的干细胞增加其分化率，以代偿组织在低等级水平上的细胞丧失。
角膜上皮干细胞坐落在角膜缘的证据：(1)呈向心移动 临床上观察到中央区角膜上皮缺损系通过相邻细胞的向心性移动予以修复。细胞增殖和移行的源头来自周边部角膜，提示中央角膜在创伤或非创伤情况下细胞的丧失或损耗均系通过细胞的向心移动予以更换。(2)相对分子质量为64×103角蛋白的表达，单克隆抗体AE5染色资料明确显示，在角膜缘，64×103角蛋白只位于基底细胞层以上，而角膜中央区所有上皮，包括基底细胞在内均有64×103角蛋白表达。表明64×103角蛋白是角膜上皮分化进展期的标志。只有角膜中央区细胞拥有64×103角蛋白，而角膜缘基底细胞不具有64×103角蛋白的事实提示，角膜基底细胞比角膜缘基底细胞分化程度更高。(3)角膜缘上皮的有丝分裂活性最靠近角膜缘的角膜边缘可见更多的上皮分裂相，强烈提示角膜上皮干细胞坐落在角膜缘。
表1 角膜缘干细胞与角膜上皮基底细胞属性的比较
Tab.1 Comparison of properties between corneal epithelial stem cells and epithelial basal cells
| Cells |
Morphology |
Blood supply |
AE5 staining |
Mitotic activity |
Hierarchy of differentiation |
Cell migration |
| Stem cells |
papillated |
rich |
64×103（－） |
no limited |
stem cells |
centripental |
| Basal cells |
columnar |
lack |
64×103（＋） |
limited |
TAC |
upward |
1．3 角膜缘切口比透明角膜区切口愈合更快［4］
对猫的实验研究表明，角膜缘切口7天即可愈合，而透明角膜区切口60天尚未完全愈合，角膜缘切口7天愈合程度比透明区角膜切口稳定和富有弹性，如果所作为非方形切口，则角膜缘切口对于渗漏的抵抗力要比角膜切口大30%～100%。现代散光矫治术将切口由原先的角膜内改为在角膜缘进行也是这一生理功能的运用。白内障术中同时矫正散光的结果证实，角膜缘松弛切口优于透明区角膜松弛切口。
1．4 角膜缘是改变房水引流、调节力和角膜地形的最佳部位
角膜缘跨越眼球前后节。特殊的解剖部位赋予它得天独厚的许多潜能。它是通达房角、睫状体、晶状体赤道部的最佳途径。从这里造瘘引流，冷凝睫状体降低眼压最为便捷。前睫状巩膜切开(anterior cillary sclerotomy，ACS)切口开始于角膜缘后界，向睫状体扁平部放射状板层切开，通过睫状体所在眼球的扩张作用增强晶状体的调节幅度来治疗老视和远视。用角膜缘松弛切开通过改变角膜地形图来矫正角膜散光。许多眼病均能通过角膜缘手术治愈。鉴于角膜缘本身丰富的营养、旺盛的细胞分裂活力，且又远离光学区，使伤口愈合非常稳定。
2 角膜缘潜在性功能的开发和应用
2．1 角膜缘干细胞移植［5］
眼表上皮正常的表型对维护眼表的健康和生理功能生死攸关，这是因为眼表上皮的分化过程与角膜上皮基底细胞和角膜缘的基底细胞(干细胞)的增殖和分化环环相扣。角膜缘总体的缺陷必将造成角膜进行性结膜化、血管化和炎症。最合理的处置是通过角膜缘干细胞的移植重建眼表。否则的话，角膜透明性必将被纤维血管化组织所取代。
2．1．1 角膜缘干细胞衰竭的常见病因
角膜缘干细胞衰竭的常见病因有：化学伤与热灼伤、范围广泛的角膜慢性感染、瘢痕性结膜炎、严重眼部过敏、干眼症、复发性胬肉、长期配戴接触镜和眼部多次手术。
2．1．2 主要病理生理进程
主要病理生理进程为：角膜缘干细胞广泛受损→角膜上皮更新不稳定→上皮糜烂、缺损→结膜上皮向角膜移行→角膜结膜化，眼表为血管和纤维组织取代→角膜透明性丧失。
2．1．3 手术时机
急性炎症期一经静息应尽早手术。化学伤后手术要争取在2～3个月内进行。延误时机，只会加重角膜的病理进程，透明区日趋缩小，基质层血管化和瘢痕形成与日俱增，结膜囊挛缩睑球粘连加剧，手术范围和难度增大。原则上早期手术，移植物细胞表型转变快，上皮修复迅速，基质血管退行，增视效果较佳。
2．1．4 手术原则和基本术式
角膜缘异常而结膜健康：自体或同种异体角膜缘干细胞移植。
眼表异常累及角膜和结膜，最合理的处理是清除异常的结膜下纤维筋膜囊组织，采用羊膜移植联合自体或同种异体角膜缘组织移植，也可用培养的角膜缘细胞作为移植供体。
2．2 眼表移植术的光明前景［6，7］
无论是自体移植或同种异体移植，手术本身的技巧掌握并不困难。难点在于如何能够获得充足而高质量的供体组织。按照目前的治疗水平和临床现实，大多数单眼受累的患者可从同侧眼的健侧象限或对侧健眼取材行自体角膜缘干细胞或连同球结膜移植术。根据作者有限的体会，切取小于120°包含1mm周边角膜—角膜缘组织及相邻5～6mm球结膜的半环形取代病变区角结膜组织，手术成功率很高。供体切除区大体亦能在两周内上皮化，中心视力不受损害或有提高。若移植材料来源于同种异体，则手术后应予以免疫抑制治疗，以防移植排斥反应。从理论上讲，手术成功率要取决于手术本身和术后排斥反应的处理是否得当，它的成功率自然要低于自体移植。但最大的麻烦还在于供体的缺乏，致使双眼角膜盲患者难以获得有效的治疗。基于以上难点，人们正在寻求通过实验室细胞培养的途径，获得与患者HLA相同的上皮培养物，或者从一个特殊的个体切取一丁点结膜或角膜缘干细胞组织，在实验室培养扩增，再用某些营养物和药物预处理，这种经过扩增和预处理的组织是一种很理想的移植材料。这一课题的临床应用，有望在5年左右的时间成为现实。
2．3 提高血管化角膜增视性移植手术的透明率
血管化角膜易受排斥的机理在于：(1)凡是血管化的植床，角膜缘干细胞肯定不健全，手术后上皮的再生和植片上皮的置换，都不可能像正常角膜缘那样顺利。长期上皮缺损本身就会吸引多形核白细胞的局部浸润。(2)血管化的角膜缘局部含有比正常角膜缘多得多的淋巴细胞，在这种情况下发达的免疫传入弧很容易携带和传送外来抗原抵达区域淋巴结。(3)致敏的免疫活性细胞循着扩张的血管淋巴管到达抗原所在位置而发动对靶细胞的攻击。
过去，由于对角膜缘干细胞作为上皮再生器官的功能认识不足，防治措施只着眼于抑制新生血管和术后免疫抑制剂的应用，通常在术前3个月以锶90放射治疗和术后大剂量服用糖皮质激素或环孢霉素A。以上措施对新生血管的阻抑并不理想，而放射治疗使移植物上皮化的进程更加困难，致使植片的透明性在3～6个月以后难以维持。
现时的合理作法是，在增视性角膜移植术前，适时地先行角膜缘干细胞移植或同时作羊膜移植，构筑角膜缘上皮再生基地，新生血管会明显减少，在此基础上再注意选择高质量供体移植材料、植片口径和术后免疫抑制剂的应用，增视性角膜移植的远期透明率将会有大幅度提高。
2．4 前睫状巩膜切开改善远视与老视眼的近视力［8～10］
前睫状巩膜切开术(anterior ciliary sclerotomy，ACS)，自角膜缘后界向后作8条3mm放射状巩膜切开，松解巩膜对睫状环的束缚，使睫状环部位眼球外壳周长增加，后房拥挤状态改善，睫状体和晶状体赤道部之间距离拉大，术后静态与调节状态下晶状体厚度增加，近点距离缩短，近视力大幅度增加。远视眼患者术后远视力可恢复至1.0左右，老视者裸眼近视力一般可达0.5～0.6，能够不戴眼镜从事一般近距离工作。近点距离相当于35～40岁正视眼水平(近点18～22cm)。按照作者1年多对20眼的手术随访结果，起自角膜缘后界的ACS，设计合理，疗效确切，是一种安全幅度很大的老视矫正术，对角膜缘本身的生理解剖不构成损害。
2．5 角膜缘弧形松弛切开治疗角膜散光［11，12］
美国佛罗里达州的Gills近年来已在5000～6000例白内障术中，常规按照角膜地形图的术前检查，选择适当部位的角膜缘切口，在白内障摘出人工晶状体术中，同时矫正患者已存在的角膜散光，术后可不必戴镜获得较佳的视力。方法是在陡峭子午线轴之角膜缘，相当于Vogt栅栏区的前沿，作一对6～12mm的角膜缘切开，切开深度500～700μm，可矫正3～8D的角膜散光。作者个人对角膜缘切口长度的初步体会是用500～600μm深度，每2mm切开可矫正1D散光。较严重散光者切开深度加大至700μm，疗效更确切。经Gills手术的白内障病人，95%术后不用戴镜，术后次日裸眼视力可达0.8。
角膜缘松弛切开的优点是(1)曲度均匀，不像透明区角膜松驰切开术矫正时会产生角膜多焦区；(2)角膜缘区代谢旺盛，营养丰富，术后1周伤口即可修复，其康复速度远远优于透明角膜区切开。(3)角膜缘切开不必常规测厚仪和特制的散光切开钻石刀；(4)对将来眼部其他手术的进行不会构成任何麻烦。
参考文献
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12，Kroneymyer B．Ocular Surg News，1997，8∶ 19
收稿：1999－07－15
修回：2000－04－07
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