透明质酸钠的基本特性及其在眼科的应用

　　【关键词】  透明质酸钠 基本特性 眼科
　　透明质酸(hyaluronan，HA)为酸性大分子一线性黏多糖，由D-葡糖醛酸和N-乙酰氨基葡糖的双糖单位反复交替连接而成。其盐透明质酸钠(sodium hyaluronate，SH)首先在眼玻璃体中发现。SH广泛分布于动物和人体组织和细胞外基质中，在眼玻璃体、房水、滑液、皮肤及脐带中含量较高。SH具有高度黏弹性，独特的流变学特性和假可塑性，且无细胞毒性, 具有良好的生物相容性[1]。
　　1 透明质酸钠对细胞的作用
　　1.1 参与细胞基质的构成
　　SH是构成细胞外基质、细胞间质和细胞周基质的主要成分。对于维持细胞和组织的结构完整，为细胞提供良好内环境有着重要的作用，从而影响着细胞的生理功能。
　　粘多糖物质大多具有抗脂质过氧化的作用。SH可使紫外线辐射诱导的脂质过氧化反应的二级产物如丙二醛(MDA)等明显减少。Campo等[2]的实验显示SH可以阻止细胞死亡,减少DNA断裂和蛋白质的氧化,降低羟自由基的产生,阻止脂质的过氧化,提高抗氧化防御能力,因此SH被证明具有抗氧化活性。SH的应用还可以阻止体内抗氧化剂的排除,减少细胞的损伤,证明SH具有抗氧化作用[3]。
　　1.3 对细胞的保护作用
　　细胞周基质可使细胞免受具细胞溶解毒性细胞的攻击[4]，该作用经许多研究得到证实。细胞周基质还可保护细胞免受病毒等刺激因子的侵害。HA是构成细胞周基质的主要成分，对维持细胞及组织的结构完整，为细胞提供良好内环境有着重要的作用。一定黏弹性的SH，在细胞周形成屏蔽，阻止刺激因子与细胞的接触。
　　1.4 促进愈合的作用
　　SH广泛存在于动物组织间质中，具有上皮下基底膜样作用，使上皮细胞得以顺利移行，促进伤口的愈合。在创伤开始愈合时，血小板或周围细胞可产生一种活化因子，促进凝块中的一种或多种血细胞合成SH，与血纤维蛋白结合，填充至由血纤维蛋白构成的网状结构内，使原有的血纤维蛋白网状结构变形、膨胀，产生许多空隙，利于细胞向基质内浸润和移动。在创伤愈合的不同阶段，SH和血纤维蛋白一起发挥构造和调整功能，对创伤愈合具有重要作用[5]。实验[6]发现，SH对成纤维细胞的增殖有抑制作用，可使细胞周期中G1期比例增加,可以有效减少瘢痕的形成。
　　2 透明质酸钠在眼科的应用
　　2.1 在滴眼液中的应用
　　2.1.1 提高药物的生物利用度
　　SH可作为眼用制剂的媒介，通过其物理增黏、膜亲和以及与药物的结合等作用，显著提高药物的生物利用度，并减轻药物对眼的刺激，使眼部感觉湿润舒适，促进眼部创伤愈合。Herrero等[7]研究了水溶液中加入不同生物黏附性聚合物对2%托吡卡胺药效的影响。结果表明,SH的扩瞳药——时曲线下面积更高,最大瞳孔直径比羧甲基纤维素钠等都高,扩瞳效果可持续时间更长,因此可见,SH可使药物可以长时间存留于眼表,有利于眼组织对药物长久有效地吸收。
　　防腐剂在滴眼剂中的使用十分广泛,几乎所有的多剂量包装滴眼剂都加有防腐剂。防腐剂在低浓度时导致细胞凋亡,高浓度时导致细胞坏死。防腐剂诱导细胞凋亡的根本机制是活性氧( reactive oxygen species, ROS)的过量生成引起的氧化应激和线粒体的损伤。Debbasch等[8]报道，SH对眼表面具有较强的保护和抗氧化作用,可以有效降低防腐剂引起的不良反应。Lym等[9]验证了SH可以对抗多形核白细胞释放的ROS的有害作用,且对牛角膜上皮细胞具有保护作用,可使其免受多形核白细胞的伤害。
　　2.2 在眼科手术中的应用
　　2.2.1 在青光眼手术中的应用
　　透明质酸钠应用于小梁切除术,能够有效降低眼压,可防止术后滤过道瘢痕形成,维持功能性滤过泡,使术后早期和远期正常眼压控制率增高,并且明显降低了术后浅前房等并发症的发生率,从而避免浅前房造成的严重后果,提高了青光眼滤过手术的安全性,同时也提高了手术成功率。孙思勤等[10]应用深层巩膜切除联合含SH的Healon GV注入治疗开角型青光眼,显示此种术式能有效降低开角型青光眼患者的眼内压,并发症少,视力恢复快。
　　2.2.2 在白内障手术中的应用
　　透明质酸钠注入眼内维持一定空间,作为有弹性的缓冲物,它可以降低术中由于器械及人工晶状体对眼内组织的损伤。Cavallini等[11]比较了含SH的 Healon 5和不含SH的Healon在超声乳化术中的临床作用，结果在视觉敏锐度、眼内压和内皮损伤方面两组没有差别，但Healon 5能够更好的维持前房,避免器械、晶状体等硬性物质对角膜的损伤,减少角膜内皮细胞的损失率,保障视力。
　　2.2.3 在角膜激光手术中的应用
　　2.2.4 在眼外伤中的应用
　　在角膜穿孔伤缝合术中,伤口处虹膜的处理、角膜裂口的水密缝合以及前房形成是3个关键的步骤。李新等[13]在眼球穿通伤术中应用SH，将SH涂布于角膜内皮,使其免受损伤,维持角膜的透明度,同时,防止玻璃体脱出和小量的前房出血,并能维持瞳孔一定的大小和形状。SH对角巩膜切口愈合还具有明显的促进作用和预防术后粘连的作用,可有效防止术后虹膜前粘连,避免形成粘连性角膜白斑,这不仅能大大的提高手术的效率,还可以减少术后角膜散光的发生,使患者的视力恢复到最佳程度。
　　2.3 治疗干眼症
　　干眼症是由于眼局部或全身多种原因导致的眼部腺细胞功能障碍的一组疾病。SH在眼内停留时间较长，在眨眼的间隔，SH像泪液中的黏性特蛋白一样赋予泪液较高的黏度，而在眨眼的瞬间，SH溶液又具有好的流动性。此外SH还具有显著的亲水能力及润滑作用，SH的大分子网状的特殊结构可以吸收较多水分,这些水分子由SH溶液中释放出来为上皮细胞提供了一种湿润的介质,从而更好的保护眼表,对干眼症具有明显的缓解作用。研究[14]表明SH能与角膜表面和泪膜发生作用,对泪膜起稳定作用,从而可对眼部产生湿润、润滑和较强的保护作用,消除眼部的不适症状。
　　2.4 治疗角膜烧伤
　　碱性物质烧伤后与眼组织发生皂化反应，能溶解、软化组织蛋白，使碱性物质很快向周围及深部组织继续渗透扩散，造成严重损伤，治疗较棘手且预后差。透明质酸是构成结缔组织的主要成分，作为大分子糖胺聚糖分布于各组织细胞间质内，发挥细胞粘合、渗透压调节等生理功能，并通过上皮下基底膜样作用，使上皮细胞得以顺利移行，促进角膜上皮细胞的增生,促进角膜伤口的愈合。SH具有显著的亲水能力及润滑作用，能明显缓解伤后睑球摩擦，有助于去除组织碎片，将组织隔离以预防睑球粘连的发生[15]。Chung等[16]对SH滴眼治疗角膜碱损伤模型进行了研究，生理盐水为对照。结果表明，SH滴眼液对角膜碱烧伤具有促进愈合作用。组织学检查表明，SH组创面多型核白细胞明显减少，角膜细胞明显增多，提示SH可抑制多型核白细胞的浸润，促进角膜细胞的再生。
　　2.5 在眼库技术中的应用
　　SH溶液具有粘弹性,聚集在细胞表面形成保护膜,可减少氧自由基对细胞的损害,通过与角膜内皮细胞的SH膜受体CD44结合,加厚了组织表面的保护膜,维持稳定的内环境, 促进角膜内皮细胞有丝分裂，减少内皮细胞的丧失，调节内皮细胞的移行,增殖和分化,以及通过胶渗作用可维持角膜相对透明,减轻角膜水肿等。杨娟等[17]利用SH的独特性质,把1%SH直接注入前房行湿房短期保存,结果在保存96h时角膜的透明度仍高,其保存效果明显好于单纯的湿房保存。将外源性的SH加入到改良中期保存液(MMK)中，结果显示保存角膜效果佳,透明度好,角膜内皮细胞活性高, SH对角膜内皮细胞有明显的保护和稳定作用,可以延长保存时间,提高保存质量。另外,SH也可能与保存液中其他成分的协同或联合作用,使保存液的综合效应得以提高。
　　3 展 望
　　SH的基础研究表明其在体内的生理功能已不局限于大分子网状结构及黏弹性等物理功能。SH的其他理化及生物学特性有待于在未来的眼科临床得到更广泛的应用。SH在眼用溶液中起到药物传递媒介的作用，其作用机制尚需进一步深入研究。随着基础研究的进一步深入, 相信会有更多的SH制剂在眼科得到广泛应用。此外，SH不但可以广泛应用于眼科手术以及干眼症，眼化学烧伤等疾病的治疗，而且作为保护剂在角膜保存中有着重要的研究价值和应用前景。
　　【参考文献】
　　[2] Campo GM,Avenoso A, Campo S, et al. Reduction of DNA fragmentation and hydroxyl radical production by hyaluronic acid and chondroitin-4-sulphate in iron plus ascorbate-induced oxidative stress in fibroblast cultures[J].Free Radic Res,2004，38
　　(6):601-611.
　　[3] Campo GM,Avenoso A, Campo S, et al. Administration of hyaluronic acid and chondroitin-4-sulfate limits endogenous antioxidant depletion and reduces cell damage in experimental acute pancreatitis[J].Pancreas,2004,28
　　(2):45-53.
　　[5] Schimizzi AL, Massie JB. High-molecular-weight hyaluronan inhibits macrophage proliferation and cytokine release in the early wound of a preclinical postlaminectomy rat model[J]. Spine J,2006，6
　　(5)：550-556.
　　[7] Herrero VR,Fernandez CA,Frutos G, et al. Enhancement of the mydriatic response to tropicamide by bioadhesive polymers[J]. J Ocul Pharmacol Ther, 2000,16
　　(5)：419.
　　[8] Debbasch C, De la Salle SB, Brignole F, et al. Cytoprotective effects of hyaluronic acid and Carbomer 934P in ocular surface epithelial cells. [J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2002，43
　　(1
　　1)：3409-3415.