用于诊断眼表疾病并有助于预防相关并发症的具有可操作性的MMP-9检测法
目的：评价检测基质金属蛋白酶(MMP-9)在干眼症及眼表疾病诊疗中的重要性和实用价值。这种可以引起组织损伤的酶，可能也是最可靠的诊断眼表面疾病的指标。
方法：酶联免疫吸附测定、聚合酶链反应、扩散和RPS(快速病原体筛查公司)的一种新的快速免疫分析法。
结果：基质金属蛋白酶-9 检测是敏感、精确的诊断干眼症和眼表疾病的方法。与现行的干眼症诊断方法相比，此方法具有很好的是敏感性和特异性。MMP-9的异常升高可能提示患者出现了激光原位角膜磨镶术后并发症或屈光手术并发症，如上皮细胞内生以及角膜溃疡。眼表金属蛋白酶-9的升高有助于医师决定应该接受抗炎如环孢霉素治疗的患者，并可帮助预测会预期出现治疗反应的患者。
结论：敏感识别干眼症及其他眼表疾病炎症的快速门诊检测有助于更好的对眼表进行术前护理。围手术期优化眼表状况，预期会降低激光原位角膜磨镶术及其他手术的并发症。而这些并发症常常使潜在疾病恶化。这个测试也可表明是否需要如环孢霉素或类固醇等的抗炎治疗，也可预测哪些患者更有可能出现治疗反应。
关键词：基质金属蛋白酶，干燥性角膜炎、眼科手术、炎症、纳米检测，LASIK手术
1969年，Dohlman和他的同事发现了眼表疾病产生金属蛋白酶，这种酶有助于角膜溃疡、破坏和穿孔的发生。虽然超过十二个基质金属蛋白酶（MMPs）可以溶解胶原蛋白及其他组织（表1），但是本文主要关注MMP-9（也称为明胶酶B）。尽管多篇有分量的文章已经证明金属蛋白酶作为疾病标记物及病理因子在眼表疾病中的作用。但是，由于第一次出现了一种新的MMP-9门诊免疫测定方法，所以本文现在又对这些酶进行了综述。这会对发现眼表疾病及预防激光角膜原位磨镶术(LASIK)及其他眼科手术后术后并发症具有重要的意义。
干燥性角膜炎
干燥性角膜炎是一种具有泪腺及副泪腺泪液产生障碍、睑板腺缺陷、眼睑异常及脂质刺激及炎症等多种成分的复杂性疾病。它通常指的是泪液功能不全综合征（DTS）、干眼病及干燥性角膜炎。副泪腺及泪腺老化和萎缩，干燥综合征（一种免疫调节性疾病）及其他自身免疫性疾病（几乎所有自身免疫性疾病，如红斑狼疮、 移植物抗宿主病、 类风湿性关节炎，史蒂文斯-约翰逊综合征、 毒性表皮坏死松解症和其他干燥性角膜炎相关皮肤疾病）均可在一定程度上引起干燥性角膜炎的发病。一些常用药物如抗组胺药、 降压药和抗抑郁药也可促进疾病的加重。最严重时，泪液功能不全综合征不仅会导致视力障碍和角膜溃疡，而且会导致角膜穿孔并致盲。对临床医师而言，须首要关注眼表疾病的两个方面：第一，对眼表疾病做出诊断；第二，确定理想的治疗方法并监测其疗效。与炎症相关的眼表疾病，泪液MMP-9的升高可以说明炎症的程度，临床医师可以更好的预测患者对抗炎治疗如环孢霉素的反应。
临床上对干眼症的确切诊断是存在问题的。Schirmer泪液检测，尽管非常有用，但其检测结果常与干眼症患者的症状及其他临床表现相关性差。同样地，泪膜破裂时间检测也很有用，但其结果也常与临床观察到的现象及病人症状和体征的相关性差。一般认为高渗是诊断干眼症的金标准，但目前的检测结果变异性大，且其敏感性和特异性分别在64%到71%及73%到92%范围内。另外，渗透压检测花费高且在不进行刺激的情况下不容易获得足够的泪液。因为我们作为临床医师会考虑这个费用因素并考虑采用不同治疗策略的可能性，检测泪液渗透压可能没有知道眼表炎症是否参与引发患者症状和体征更重要一些。Chotikavanich等的研究显示MMP-9水平增高与干眼症患者症状的严重程度得分及降低的低对比视力和泪膜破裂时间相关。事实上，MMP-9水平升高可能是一个比临床指征更敏感的诊断指标。
MMP-9的早期研究涉及利用MMP分解明胶或放射性标记明胶的相对复杂的检测。这些后面会讨论的检测以及相似检测较为复杂，仅适用于与常规临床诊断不同的实验研究。尽管如此，应用这些方法还是做了大量的重要的工作。如，首先对干燥综合征患者的泪液和唾液进行了检测。1998年，Konttinen等说明胶原酶存在于干燥综合征患者的唾液中，并提出在干燥综合征患者中，MMP这种具有明胶酶活性的可以裂解基底膜胶原的蛋白酶是否也存在并发生了改变。接下来，研究表明与正常对照相比干燥综合征患者的泪液和唾液中的MMP-9（以及其他活性MMPs和炎症抑制成分）显著升高。这表明这种明胶酶不仅是这种疾病的精确的标志物同时也是一种介导这种炎症性疾病发生的因子。最近，Pflug-felder及其合作者研究了单纯干燥性角膜炎或泪液功能不全综合征患者的MMP-9。他们发现与正常对照相比，泪液功能不全综合征患者未刺激泪液中的MMP-9活性明显提高，且MMP-9的mRNA转录也是增加的。
Nichols等的研究显示“尽管患者不同次自述的症状重复性不高，很多临床应用的诊断和监测干眼综合征的过程也在很大程度上不可重复。”Chotikavanich等与Pflugfelder合作进行的临床研究得出结论：“MMP-9似乎是一个潜在的对诊断、分类和监测泪液功能不全综合征有用的生物标记物”（图 1）。
图1. 正常人（NL）、睑板腺疾病（MGD）患者及干燥综合征（SS）患者泪液样本中的MMP-9活性。再版得到了视觉与眼科学研究协会的许可，2001。
Pflugfelder的团队完美地利用蒸发诱导的干燥性角膜炎模型完成了重要的实验室研究。他们发现干燥刺激促进角膜上皮产生MMP。
Corrales等与Pflugfelder合作，表明干燥刺激促进小鼠角膜上皮细胞产生MMPs且与动物品系有关。MMPs引起角膜屏障的破坏，因此增加角膜通透性(染色)及角膜不规则。
角膜溃疡与MMP-9
在实验性干眼研究中，MMP-9的产生与角膜的上皮细胞屏障功能的破坏相关。事实上，MMP-9敲除鼠不易出现角膜上皮屏障的破坏。Smith等最先提出，Matsubara等随后证明上皮屏障破坏后，基底膜会被MMP-9裂解，从而促进角膜溃疡的发生。Fini等证明角膜溃疡周围角膜上皮细胞产生金属蛋白酶加重角膜溃疡并破坏其修复。
后面会讨论MMP-9的产生机制，但是溃疡似乎由MMP-9的产生与其抑制自然分泌组织抑制性金属蛋白酶的能力失衡引起。事实上，已经发现MMP-9由活跃的翼状胬肉头部的结膜产生，且一般认为MMP-9是翼状胬肉进展时裂解基底膜的主要因子。MMP-9的表达与否可能会很好地提示哪个翼状胬肉处在活化状态需要被切除，但这方面需要更多的研究支持。
干眼病及其他眼表疾病的治疗
过去，已经合成了有效的MMP抑制剂。Galardin，作为其中之一，已经进行了临床检测。研究发现它可以推迟假单胞菌感染后的角膜破坏。随后，将该药在患有各种类型的角膜溃疡的患者中进行了测试，结果显示在临床试验中它显著降低了角膜穿孔的发生。然而，并不十分清楚为什么Galardin从未得到批准及上市。在它接受测试时，测定哪些患者的金属蛋白酶水平升高，哪些患者没有升高是不可行的，也不能衡量哪些病人真正的对蛋白酶抑制剂有反应。看起来，如果能为患者选择和治疗评价作出方便的临床检测，那么结果将会更激动人心，因为一些溃疡可能已经转为慢性并不再遭受蛋白酶的作用。
在大鼠热损伤模型中，MMP-9抑制角膜上皮恢复，原位角膜上皮细胞产生的这些物质抑制了再上皮化，进而导致了基底膜粘附结构的破坏。再上皮化能力的下降与大鼠角膜分解明胶的MMPs增加有关，而抑制这些酶则降低基底膜的降解。
MMP-9产生与炎性因子的表达与抑制
Brignole等的研究显示给予干燥性角膜炎患者6个月的局部环孢霉素A治疗，会减少患者的炎性标志物。Turner等应用环孢霉素眼科乳液治疗中至重度干眼症患者6个月后，发现了相似的炎性标记物降低。在体外培养和在实验性干燥性角膜炎中，环孢霉素和皮质类固醇均能减少炎性标记物如MMP-9的产生。类似地，能有效地治疗睑板腺疾病的强力霉素也能降低MMP-9的产生及其作用。有假说认为炎症可以激活MAPK蛋白激酶，并由此进一步激动MMP-9的产生。这条通路似乎对强力霉素尤其敏感。
从眼科医师的角度来说，MMP-9水平的升高代表眼表炎症活跃，而眼表炎症是干眼症或其他眼表疾病的重要部分。因为临床试验已经证明环孢霉素和皮质类固醇可降低炎性标记物如MMP-9的产生，所以此标记物水平的升高似乎特异性地提示了对抗炎治疗尤其敏感的患者。类似地，MMP-9的降低可能促进眼表健康和患者症状的改善。
LASIK手术和其他眼科手术中的MMP-9变化
对任何眼科手术，未确诊的眼表疾病都是一个危险因素。LASIK手术或雷射屈光角膜切削术（PRK）可使任何眼表疾病恶化，并导致严重的并发症。因为干眼病是LASIK手术和雷射屈光角膜切削术最常见的并发症，术前眼表疾病的诊断和治疗可能会减少术后并发症。LASIK手术后的上皮修复受损及上皮内生与MMP-9相关。另外，LASIK手术后泪腺功能减弱可能会导致炎性因子及泪膜中MMP-9的增加，这会导致干眼症以及角膜瓣与角膜床间的联接不足。在将来的治疗标准中，应考虑检测这种可以激发潜在并发症的目前不能检测的炎性因子。
术前患干眼病及眼表疾病的接受LASIK手术的患者、白内障患者及经受其他眼科手术的患者中，术有均有角膜溃疡的报道。检测MMP-9可能是排除眼表疾病避免此类事件发生的最简单、可靠的方式。在实际意义上，由于眼表疾病的发病率及许多针对眼表疾病的检测的不可靠性和不可重复性，MMP-9水平检测可能比圆锥角膜的角膜地形图分析及其顿措型在避免严重并发症方面更重要。
雷射屈光角膜切削术及PTK
MMPs在上皮再生和修复中发挥重要作用。来源于修复的上皮细胞及浸润的白细胞的MMPs可以降解锚定上皮细胞的半桥粒所在的Bowman层。上皮闭合后，将检测不到MMPs。它们可能在固有及再生上皮细胞损伤及持续性视力模糊中发挥了重要作用。对于这种病变，曾应用Bowman膜移植进行治疗，这可能对治疗复发性糜烂也是有效的。临床研究显示在治疗再发糜烂和抑制上皮损伤方面单独抑制MMPs或与其他疗法联合应用(如，与强力霉素或者皮质类固醇)可能与基质穿刺一样有效。
春季卡他性结膜炎
正如其他会损伤眼表及角膜的眼表疾病会产生MMP-9一样，春季卡他性结膜炎尤其与MMP-9产生相关。已有研究表明嗜酸性粒细胞和肥大细胞与MMP-9产生相关，但是高水平的MMP-9与春季型角膜结膜炎相关。春季卡他性结膜炎中的锥形损伤和溃疡可能由蛋白酶及明胶酶的分泌引起，常与嗜碱性蛋白相关。这些因子的减少可能是充分治疗的早期反应。
其他疾病
一旦其他眼球疾病出现显著的表面炎症，其也将与MMP-9的产生相关。这些疾病包括真菌性角膜炎、烧伤、晚期的圆锥形角膜且表面不规则，和其他可严重损伤眼表的因素。在这些情况下，像其他情况一样，MMP-9是一个严重眼表疾病重要标记，也是一个介导并延长疾病病理过程的因素。尽管这些类型的眼球疾病能轻易地通过病史或临床表现而被发现，但更多的患者MMP-9升高且介导了眼表损伤，但在无检测装置的情况下却不能被发现。
非眼部疾病
已经发现，在多种非眼部疾病中MMP-9的升高具有重要作用。正如它可能与翼状胬肉和基底膜分解相关，它显然与类风湿性关节炎的关节破坏相关。最近发现它是癌细胞尤其是那种易转移的癌细胞产生的一种重要因子。在乳腺癌、晚期前列腺癌和膀胱癌中MMP-9水平升高。它在癌细胞转移中发挥了关键的作用，它的水平是癌细胞转移的重要临床指征。通过尿液或指尖血检测MMP-9以精确衡量肿瘤转移的出现或潜在可能性，是一个让此领域兴奋的想法，尤其是因为这种检测可能成为一种简单、实用的门诊筛选方法。
MMP-9产生和作用机制
一大类的炎性因子能诱导MMP-9产生或与MMP-9产生相关。简单说来，MMP-9可能通过MAPK信号通路产生，但是其他激酶也可促进MMP-9的产生。MMP-9可能能激动白介素1并促进白介素1的产生。MMP-9以酶原的型式被分泌出来，并被其他蛋白激酶激活。活化的MMP-9可被组织基质金属蛋白酶抑制因子结合并灭活。MMP-9是MMPs家族中的一员，但在眼科疾病中MMP-9似乎最为重要。
总结和结论
MMP-9(明胶酶B)在眼表疾病中产生，是一种可靠的疾病状态指示剂，因此具有重要的意义。MMP-9可诱发角膜溃疡及眼球手术如LASIK手术术后并发症，进而使眼表疾病恶化。在干眼综合征中MMP-9水平升高，检测MMP-9不仅是一种可靠的疾病标识物也是一种可靠的提示抗炎药（如环孢霉素或皮质类固醇）的抗炎疗法有效人群的重要标识。
开发一种快速、低价且方便的检测对门诊诊断眼表疾病非常重要。这种检测大概是与患者症状相关性最好的检测。事实上，MMP-9水平升高可能是一个比临床指征更敏感的诊断指标。这种新的检测用于LASIK手术或其他眼球手术之前检测并避免术后并发症，因为炎症常在临床症状出现之前的较长时间内出现，因此MMP-9检测也被用于发现临床检查不易察觉的潜在的干眼症。另外，这种检测MMP-9升高水平的实用方法可能促进有症状患者的靶向治疗。
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