编者按:青光眼与高度近视,已成为全球范围内不容忽视的公共卫生挑战,正严重危及人类的视力健康。这两种眼病不仅各自拥有错综复杂的病理机制,还常常相互交织、彼此影响,提升了诊断与治疗的难度。随着科研探索的持续深入,人们从多个层面逐步揭开了青光眼与高度近视之间那层错综复杂的交互作用机制的面纱。山东第一医科大学附属青岛眼科医院青光眼诊疗中心主任潘晓晶教授团队的研究显示,小梁网在机械应力作用下的结构与功能重构,可能是连接高度近视与青光眼病理进程的桥梁,这一发现为研发靶向青光眼精准治疗策略提供了重要理论依据。
专家简介
潘晓晶 教授
山东第一医科大学附属青岛眼科医院
青光眼科主任,主任医师,眼科学博士,留美博士后, 博士研究生导师中华医学会眼科学分会青光眼学组委员,中国女医师协会眼科专委会委员,山东省医师协会眼科医师分会副主任委员、转化医学会眼科分会副主任委员、山东省医学会眼科学分会委员,青岛市医学会眼科学分会副主任委员,青岛市中西医结合学会眼科专委会主任委员,青岛市眼科质控中心主任2011-2013年赴美国加利福尼亚大学Doheny眼科中心进行眼科临床研修和博士后工作。擅长青光眼,角膜病,眼表疾病等眼前节疾病的诊治,年手术量超过1500台,发表学术论文90篇,SCI论文收录50余篇,参与国家级,省部级科研课题10余项,获山东省、青岛市科技进步奖9项。获山东省优秀医师、山东省保健工作先进个人、青岛市“蒲公英”科普名家和青岛拔尖人才等荣誉称号
流行病学与危险因素:双重疾病的全球负担与人群特征
青光眼是全球首位不可逆性致盲眼病,随着老龄化社会的到来,以及人们工作、生活方式的改变,发病率逐年升高。据国际防盲协会(IAPB)预测,全球青光眼患者人数将在2040年突破1.1亿,其中亚洲患者占比高达60%。中国因人口基数庞大、老龄化程度深(中国60岁以上人口占比已达19.8%),成为全球青光眼防控的核心战场。我国40岁以上人群中,原发性开角型青光眼(Primary Open Angle Glaucoma,POAG)的10年发病率达3.01%,且风险随年龄增长呈指数上升——年龄每增加1岁,发病率升高1.06倍。与此同时,高度近视(屈光度≥-6.00D)已成为全球公共卫生问题,我国《“十四五”全国眼健康规划(2021-2025年)》数据显示,近视人群中高度近视患者占比高达27%~33%,且年轻化趋势显著。10~18岁青少年高度近视患病率较20年前增长近3倍,其中城市学生群体因过度近距离用眼和户外活动不足,发病率较农村同龄人高出2.1倍。值得注意的是,POAG与高度近视虽为独立疾病,却互为因果,存在显著的协同效应:流行病学研究显示,高度近视人群的POAG发病率是正常人群的7.3倍,且近视度数每增加100度,青光眼患病风险增长20%;POAG患者中高度近视占比亦高达22%,远超普通人群的3%~5%。
POAG与高度近视两者的相互作用机制尚未完全阐明,但遗传背景、眼球生物力学改变、血流动力学异常及氧化应激反应等被认为是关键诱因。其中,POAG发病的核心病理机制与小梁网的房水外流功能障碍密切相关。高度近视患者因眼轴拉长(每增加1mm,青光眼风险升高1.71倍)、巩膜胶原纤维排列紊乱及筛板结构薄弱,对眼压的代偿能力显著下降,进一步加剧青光眼风险。
高度近视与青光眼危险因素的交互作用
一、眼球生物力学改变
高度近视患者眼轴每延长1mm,筛板曲率半径减少0.15mm,导致筛板层间断裂风险升高1.71倍。日本学者通过有限元分析发现,眼轴26mm以上的高度近视眼,筛板承受的机械应力较正常眼增加3.2倍,即使眼压正常(<21mmHg)也可引发青光眼特征性视神经损伤。
二、遗传易感性
高度近视和青光眼均具有眼球组织结构发育和形态学改变相关的基因变异,包括眼球壁生长及形态的相关基因,HGF、TGF-β、bFGF、IGF、WNT等;细胞外基质代谢相关基因,COL5A、COL4A、COL8A、ADAMTS等。
三、糖皮质激素敏感性
高度近视患者的小梁网细胞对糖皮质激素受体(GR)表达上调,易诱发糖皮质激素性青光眼。流行病学调查显示,高度近视患者接受激素滴眼液治疗后,眼压升高≥10mmHg的比例达34%(正常人群仅7%),且38%的患者在停药后眼压无法恢复基线水平。
四、血流动力学异常
视网膜微血管密度降低、脉络膜厚度变薄及眼动脉血流速度下降,共同导致视神经低灌注,加速青光眼进展。
五、隐匿性
高度近视合并青光眼常表现为“隐匿性青光眼”,即视盘倾斜、视杯扩大等体征被高度近视的眼底改变(如后巩膜葡萄肿、豹纹状眼底)掩盖,导致漏诊率高达30%。此外,薄角膜(中央角膜厚度<520μm)患者眼压测量值偏低,易延误治疗时机。
机制研究:小梁网应力变化的作用与分子通路
一、小梁网形态与生物力学的动态重构
高度近视患者因眼轴拉长导致角巩膜缘结构改变,小梁网组织被拉长、变薄,推测其应力分布可能发生改变。有限元模型分析显示,高度近视合并POAG患者的小梁网应力强度显著增大,对眼压的耐受性与抵抗力降低。研究对比正常人、单纯POAG患者及合并POAG患者的小梁网仿真结构发现:合并POAG人群的小梁网拉长变薄程度更明显,位移量增加,最终导致POAG的发生。
二、体外细胞实验揭示力学-生化信号转导网络
小梁网细胞作为力学敏感细胞,在体外双轴牵拉实验(模拟眼轴增长)中表现出以下变化:F-actin纤维断裂,微管网络紊乱,细胞骨架重构;细胞形态由多角形向纺锤形转变;胶原IV和层粘连蛋白降解加速,ECM异常重塑;细胞吞噬功能降低,细胞凋亡加剧。
KEGG富集分析显示,差异表达基因集中于YAP/TGF-β通路。其中,YAP(Yes-associated protein)在机械应力下易位至细胞核,激活TGF-β/Smad3信号轴,促进纤维化相关基因表达。研究团队筛选出YAP/TGF-β双靶点抑制剂EMT1,证实其可抑制YAP核转位,减少细胞凋亡,并恢复小梁网的房水引流功能。
三、动物模型验证与临床转化前景
通过形觉剥夺联合前房微球注射,团队成功构建高度近视合并高眼压豚鼠模型。实验组眼压较对照组升高12~15mmHg,且组织病理显示小梁网区域YAP/TGF-β通路显著激活。经EMT1结膜下注射干预后,眼压恢复至正常范围(10~12mmHg),电镜观察可见小梁网细胞间隙扩大,ECM沉积减少。这一成果为新型局部缓释给药系统(如靶向纳米载药制剂)的研发提供了重要的临床前实验依据。
青光眼手术治疗革新:从传统滤过到精准微创的转变
传统滤过手术手术因易产生低眼压、浅前房、恶性青光眼和滤过泡瘢痕化等并发症,逐渐被伤小、恢复快、安全性高的微创青光眼手术(MIGS)取代。Schlemm管塌陷及邻管组织病变,是POAG眼压升高的重要机制。鉴于Schlemm管手术的生理引流优势,潘晓晶教授团队重点推广MIGS中的Schlemm's管切开术,通过内路切开Schlemm管内壁,解除近端房水外流阻力,显著降低眼压,创伤小、恢复快,节约了患者时间成本和医保费用,并达到维护视功能的目的。
潘晓晶教授进一步指出,随着老龄化加剧,联合白内障手术的“青白联合一体化”治疗策略将成主流。临床研究显示,POAG患者接受Schlemm管内壁切开联合白内障手术后,完全成功率最高达90%,眼压平均下降40%,药物使用减少2.7支。该术式采用同一个白内障透明角膜切口不破坏结膜,无需依赖滤过泡。潘晓晶教授推测这种“青白联合一体化”治疗模式降眼压机制在于:通过切除Schlemm管内壁病变的小梁网组织解除近端阻力、通过超声乳化白内障手术中的高灌注打通远端阻力,较好地解决了青光眼患者的房水流出全流程障碍与眼压问题。另外,需要提醒注意的是:首次MIGS干预时机至关重要,晚期青光眼患者需结合外引流手术(如微创青光眼引流管、小梁切除和青光阀等)跨越远端阻力,达到进一步降眼压目的。
人工智能与未来展望:从精准诊断到个体化治疗
高度近视合并青光眼的诊断难点集中于视盘形态变异、角膜生物力学改变引发的眼压测量误差及早期视野缺损的隐匿性。AI技术通过多模态数据融合(整合OCT、眼底彩照、视野检查及24小时眼压曲线构建动态风险评估模型)、病灶自动分割(基于U-Net算法对视盘及视网膜神经纤维层厚度进行精准分析,准确率达95%)及机器学习预测未来5年视野缺损风险,显著提升诊断效率并指导干预时机。在慢病管理中,AI可长期动态追踪眼压、OCT及视野等数据,解析其内在关联与趋势,为青光眼的个性化慢病管理与早期干预提供新路径。
在干细胞精准靶向治疗方面,潘晓晶教授团队现已取得了初步研究进展:小梁网、虹膜、角膜内皮及角膜基质均起源于神经嵴,前期研究表明,移植神经嵴细胞至前房后,可分化为角膜内皮细胞并促进角膜修复。这一发现启发研究者思考:是否可通过神经嵴细胞移植,使其在小梁网处分化为成熟细胞并实现功能重塑?团队正探索人源诱导多能干细胞(hiPSCs)移植修复小梁网功能,为治疗青光眼提供新思路。hiPSCs可成功分化为小梁网细胞,且在青光眼动物模型中,hiPSCs来源的小梁网细胞移植,展现出显著的小梁网细胞重塑和功能修复能力。基于此,潘晓晶教授团队正重点推进人源hiPSCs向小梁网细胞分化的研究,为干细胞再生医学治疗青光眼提供新路径。
挑战与应对策略:构建全方位防治体系
高度近视合并青光眼的防治面临三大核心挑战:诊断难、治疗复杂及管理薄弱。
- 诊断:高度近视常掩盖青光眼的典型症状(如视盘形态异常、视野缺损),需结合多模态影像技术与功能检查以提高早期检出率。
- 治疗:薄角膜患者因生物力学影响,眼压测量值易被低估,需根据角膜厚度、眼轴长度及视野损伤程度动态调整目标眼压,并采用微创手术实现精准干预。
- 慢病管理:需依托智能化工具与社会支持网络(医患共管、患者社群、科普宣教、低视力康复和心理辅导等),通过定期追踪眼压、OCT及视野数据,结合医保政策优化,全面提升患者依从性与长期预后。“精准诊断——个体化治疗——智能化管理”,这一体系为破解防治困境提供了系统性解决方案。
结语
青光眼与高度近视的交互作用机制涉及遗传、生物力学、分子信号及血流动力学的多维网络。潘晓晶教授团队的研究不仅揭示了小梁网应力变化的核心地位,还通过手术技术创新、AI整合及再生医学探索,为临床提供了从诊断到治疗的全链条解决方案。未来,跨学科合作、大数据驱动及公共卫生政策支持,将是降低致盲率、改善患者长期预后的关键。随着精准医学时代的到来,高度近视合并青光眼的防治必将迈向更高台阶。
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条评论
Linda Gareth
2015年3月6日, 下午2:51Donec ipsum diam, pretium maecenas mollis dapibus risus. Nullam tindun pulvinar at interdum eget, suscipit eget felis. Pellentesque est faucibus tincidunt risus id interdum primis orci cubilla gravida.