洪佳旭 徐建江 周旭嬌

復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院眼科，上海 200031

干眼是常見的眼表疾病，據(jù)統(tǒng)計(jì)，北京市干眼患病率約為21%，上海市為15%～30%，在氣候干燥的中國(guó)西部和高海拔地區(qū)，干眼患病率高達(dá)31.93%～52.40%[1-3]。干眼的發(fā)病機(jī)制研究是干眼診療研究的基礎(chǔ)，研究表明氧化應(yīng)激是多種眼病發(fā)生和發(fā)展的關(guān)鍵共同通路，近年來其在干眼發(fā)病中的作用引起研究者的高度重視。角膜長(zhǎng)期暴露在大氣氧環(huán)境和其他環(huán)境壓力源中，是眼表疾病累及的主要靶組織之一。角膜透明且無血管分布，其抗氧化系統(tǒng)主要依賴于淚膜和房水中的抗氧化物[4]。干眼患者由于淚膜不穩(wěn)定難以形成正常的保護(hù)效應(yīng)[5]，眼表組織細(xì)胞學(xué)研究及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均表明，角膜、結(jié)膜和淚腺損傷與氧化應(yīng)激反應(yīng)密切關(guān)聯(lián)，如干眼患者眼表組織和淚液中DNA氧化損傷產(chǎn)物8-羥基-2-脫氧鳥苷、脂質(zhì)氧化產(chǎn)生的4-羥基-2-壬烯酸和丙二醛水平均明顯升高[6]，表明活性氧生成與內(nèi)源性抗氧化系統(tǒng)解毒能力之間持續(xù)失衡會(huì)進(jìn)一步激活炎癥反應(yīng)，造成眼表組織損傷，參與干眼的發(fā)生。近年諸多研究也證實(shí)，僅采用抗氧化治療或進(jìn)行輔助性抗氧化治療均能改善干眼病情。認(rèn)識(shí)和關(guān)注干眼抗氧化治療的研究進(jìn)展，積極開展或參與相關(guān)研究，可為拓展干眼的臨床治療方法提供新的思路。

1 用于干眼治療的滴眼液已成為國(guó)內(nèi)最大增量的眼科藥物市場(chǎng)

國(guó)內(nèi)醫(yī)藥的供給端存在如下問題：(1)技術(shù)壁壘 干眼是一種系統(tǒng)性、多因素疾病，由于干眼的基礎(chǔ)理論研究不足，相關(guān)的新藥研發(fā)企業(yè)對(duì)干眼的發(fā)病機(jī)制了解不夠充分。(2)新藥研發(fā)能力有待加強(qiáng) 國(guó)內(nèi)現(xiàn)有治療干眼的主流藥物，如玻璃酸鈉、聚乙烯醇滴眼液和糖皮質(zhì)激素等雖然可以緩解癥狀和減輕炎癥，但療效仍不能滿足要求，且有一定不良反應(yīng)，臨床應(yīng)用仍然具有一定的局限性。在干眼藥物市場(chǎng)中，國(guó)內(nèi)藥物生產(chǎn)企業(yè)的商業(yè)化手段以fast-follow和me-too為主，仿制藥品生產(chǎn)或從國(guó)外藥廠引進(jìn)管線的情況非常普遍，中國(guó)的干眼原創(chuàng)性藥物研發(fā)水平亟待提高，故有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2 抗氧化類干眼藥物研發(fā)是當(dāng)前干眼治療研究的新潮流

2.1 氧化應(yīng)激是導(dǎo)致淚液功能單位生理機(jī)能紊亂的主要因素

氧化應(yīng)激是機(jī)體在內(nèi)外環(huán)境的有害刺激下產(chǎn)生的活性氧自由基和活性氮自由基引起的細(xì)胞或組織的生理病理反應(yīng)過程。在干眼發(fā)生和發(fā)展的惡性循環(huán)中，多種細(xì)胞中的亞細(xì)胞器或其他組織的能量代謝功能失衡，可產(chǎn)生過量的活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)激活下游炎性細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄，也直接引起細(xì)胞DNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)，甚至組織的損傷[7]，同時(shí)進(jìn)一步釋放大量促炎因子和趨化因子，引起患眼眼表的慢性免疫炎癥反應(yīng)。因此，干眼治療靶向上游氧化應(yīng)激產(chǎn)物是新藥研發(fā)的新方向，即研發(fā)針對(duì)氧化應(yīng)激驅(qū)動(dòng)的干眼藥物，通過抗氧化劑清除過量ROS，緩解干眼癥狀。

抗氧化酶具有抗氧化和抗菌作用，對(duì)組織具有雙重保護(hù)能力。過氧化物酶包括乳過氧化物酶(lactoperoxidase，LPO)和谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GPO)等，作為淚液功能單位(lacrimal functional unit，LFU)分泌活性的標(biāo)志物，參與干眼的病理生理過程，且在干眼的診斷和治療中均有涉及。氧化應(yīng)激是機(jī)體中普遍存在的氧化與抗氧化作用失衡的一種狀態(tài)，其代謝通路正常與否與干眼和眼表疾病的保護(hù)和致病機(jī)制有關(guān)。因此，任何針對(duì)這些反應(yīng)的治療策略都必須考慮其雙重效應(yīng)。氧化應(yīng)激可對(duì)抗微生物和其他來源的自由基，維持眼表氧化與抗氧化作用的平衡，以保護(hù)LFU免受其他有害刺激誘發(fā)的不良結(jié)局。健康眼與干眼淚液蛋白質(zhì)組學(xué)比較研究顯示，LPO是干眼組下調(diào)幅度最大的酶[8]。與此同時(shí)，淚液中各種促炎蛋白的表達(dá)也增加，認(rèn)為L(zhǎng)PO可作為干眼和LFU功能障礙的生物標(biāo)志物。LPO可通過磷脂酰激醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)信號(hào)通路將ROS轉(zhuǎn)化為能夠干擾病原體生長(zhǎng)和細(xì)胞凋亡相關(guān)信號(hào)機(jī)制的代謝物。有研究測(cè)定氧化應(yīng)激反應(yīng)中抗氧化酶及其活性、基因轉(zhuǎn)錄及其沉積物或殘留代謝物，以探討其是否可作為疾病的間接生物標(biāo)志物[9]，然而到目前為止尚未證實(shí)可診斷干眼和作為治療靶點(diǎn)的氧化應(yīng)激標(biāo)志物。氧化應(yīng)激反應(yīng)過程和LFU中抗氧化因素及其作用的研究仍在不斷進(jìn)展過程中，而關(guān)注ROS與干眼疾病之間關(guān)系和具備一定應(yīng)用前景的抗氧化治療方法的研究文獻(xiàn)有助于我們對(duì)相關(guān)問題的深入理解。

2.2 靶向線粒體的抗氧化化合物SKQ1

抗氧化干眼藥物研發(fā)方興未艾，國(guó)內(nèi)藥物生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)的新藥SKQ1在美國(guó)已進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)。線粒體是細(xì)胞中產(chǎn)生能量的主要來源，由質(zhì)體醌和穿透性陽離子組成的SKQ系列第1個(gè)化合物SKQ1(plastoquinonyl decyl triphenylphosphnium)即是靶向該環(huán)節(jié)的抗干眼藥物，前2個(gè)字母SK取自于名稱Skulachev，Q則為結(jié)構(gòu)中所含的醌，其化學(xué)成分為[10(4,5dimethyl3,6dioxocyclohexa1,4dien 1yl)decyl](三苯基)溴化膦。選擇醌，首先是由于其在自然系統(tǒng)中的廣泛分布，其次是其在線粒體和葉綠體的電子傳遞鏈中起到了電子載體的作用。作為一種靶向線粒體的抗氧化劑，SKQ1被證實(shí)能進(jìn)入線粒體內(nèi)清除ROS，靶向阻斷眼表氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而減輕炎癥反應(yīng)，同時(shí)促進(jìn)受損眼組織的修復(fù)，改善淚液質(zhì)量下降的狀態(tài)[10]。SKQ1的臨床試驗(yàn)已取得良好結(jié)果，俄羅斯聯(lián)邦衛(wèi)生部建議將其低濃度制劑(0.25 μmol/L)用于干眼的治療[11]。目前，SKQ1是首個(gè)用于臨床的線粒體靶向藥物。

2.3 黏液素分泌促進(jìn)劑

目前，通過誘導(dǎo)黏液素的合成來促進(jìn)其分泌并且協(xié)同抗氧化機(jī)制治療干眼的藥物已上市，即瑞巴派特[12]。瑞巴派特滴眼液是由日本大冢制藥企業(yè)開發(fā)的強(qiáng)效抗氧化劑和自由基清除劑，可促進(jìn)淚液分泌，并提高覆蓋結(jié)膜和角膜表面的黏液素水平，發(fā)揮治療干眼的作用[13]。瑞巴派特滴眼液于2011年在日本獲批用于干眼治療，于2012年1月在日本上市。臨床試驗(yàn)證實(shí)，瑞巴派特可顯著改善干眼患者的癥狀和體征，對(duì)角膜熒光素染色評(píng)分的改善效果非劣于玻璃酸鈉，而對(duì)結(jié)膜麗絲胺綠染色評(píng)分的改善效果優(yōu)于玻璃酸鈉。

2.4 糖蛋白硒和乳鐵蛋白

自體血清含有大量清蛋白、球蛋白、抗體和多種營(yíng)養(yǎng)成分，是公認(rèn)的治療嚴(yán)重干眼的方法之一，但自體血清滴眼液的應(yīng)用面臨3個(gè)主要挑戰(zhàn)：(1)自體血清滴眼液制備需要嚴(yán)格的無菌條件；(2)需要充分消毒和分離，以避免血清成分的感染；(3)血清成分存在不穩(wěn)定性，易受血清駐留酶的降解[14]。為了克服這些問題，臨床上多采用柱層析法對(duì)人血清進(jìn)行分離，并用細(xì)胞活力作為純化指標(biāo)。最新研究證實(shí)，由自體血清中分離的硒蛋白P是一種新的干眼治療候選藥物。硒蛋白P是一種硒轉(zhuǎn)移血漿糖蛋白，由淚腺分泌到淚液中，為角膜上皮提供硒養(yǎng)分。硒蛋白廣泛分布于包括眼表在內(nèi)的多種組織中，在干眼患者中其表達(dá)水平降低。硒缺乏可加重氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致眼表組織的氧化損傷[15-16]。

生理狀態(tài)下淚液中含有多種抗氧化物，如維生素C、谷胱甘肽、超氧化物歧化酶、乳鐵蛋白等[14]。淚膜量的減少及其活性成分的改變，加之淚水的過度蒸發(fā)導(dǎo)致的高滲環(huán)境，可引發(fā)炎癥和氧化級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致上皮細(xì)胞增生及分化障礙。乳鐵蛋白是一種鐵結(jié)合糖蛋白，研究發(fā)現(xiàn)淚液乳鐵蛋白水平降低與干眼的發(fā)生有關(guān)[17-18]。在小鼠干眼模型中，全身應(yīng)用乳鐵蛋白制劑可以促進(jìn)淚腺氧化損傷的修復(fù)并改善淚液功能。在Sj?gren綜合征繼發(fā)的干眼患者中，口服乳鐵蛋白補(bǔ)充劑可顯著改善其干眼癥狀[19]。乳鐵蛋白可螯合鐵離子，具有清除氧自由基和羥基的作用，抑制干眼患者ROS的促炎作用，從而起到治療作用。

此外也有研究證實(shí)，結(jié)合硒的乳鐵蛋白在干眼動(dòng)物模型中具有一定的治療作用，應(yīng)該注意的是這是一種結(jié)合硒而不是鐵的乳鐵蛋白，結(jié)合硒的乳鐵蛋白被吸收到角膜上皮細(xì)胞中可進(jìn)一步降低組織氧化損傷的風(fēng)險(xiǎn)[20]。該研究證實(shí)，以硒為重要成分的抗氧化藥物有望成為干眼治療藥物，其可促進(jìn)角膜組織內(nèi)GPO的合成及其功能，有助于恢復(fù)ROS和抗氧化清除劑之間的平衡。

3 多功能納米制劑抗氧化藥物治療干眼前景廣闊

3.1 天然多酚及其納米粒子

黃酮類化合物良好的生物相容性、強(qiáng)大的抗氧化能力和極低的毒性使其作為潛在的干眼治療藥物極具吸引力[21]。水果及蔬菜中存在天然的多酚類化合物，又稱植物單寧或鞣質(zhì)。類黃酮是多種水果、蔬菜、茶、可可產(chǎn)品和紅酒中發(fā)現(xiàn)的天然多酚物質(zhì)。

3.1.1槲皮素 槲皮素是果蔬中分布廣泛、含量豐富的一種黃酮類化合物，具有強(qiáng)大的抗氧化、抗炎和抗纖維化作用[22]。在小鼠干眼實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，局部?yīng)用槲皮素可增加淚液量、角膜規(guī)整性和杯狀細(xì)胞密度，這與淚腺炎癥標(biāo)志物，如基質(zhì)金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase 2，MMP-2)、MMP-9、細(xì)胞黏附分子1(cell adhesion molecule-1，ICAM-1)和血管細(xì)胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1)的減少有關(guān)[23]。與此同時(shí)，槲皮素還可促進(jìn)角膜上皮損傷的修復(fù)，降低淚液中白細(xì)胞介素1α(interleukin-1α，IL-1α)水平[24]。然而，目前歐美地區(qū)尚未批準(zhǔn)以干眼為主要治療適應(yīng)證的黃酮類藥物。

3.1.2兒茶素 兒茶素是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究更為廣泛的類黃酮，具有清除ROS、調(diào)節(jié)相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子/酶活性、螯合金屬離子等抗氧化作用。但是兒茶素等大多數(shù)黃酮類化合物的應(yīng)用存在嚴(yán)重的局限性，如水溶性差、在血清中降解快、循環(huán)時(shí)間短、生物利用度不足等，限制了其臨床開發(fā)[25-26]。為克服上述缺點(diǎn)，研究人員利用聚合物載體包裝藥物，包括親疏水嵌段共聚物，如聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)b-(ε-己內(nèi)酯)自發(fā)組裝成納米膠束，將不溶于水的黃酮類化合物包裹到膠束的疏水核心中[26]。β-環(huán)糊精(β-cyclodextrin，β-CD)是一種常用的疏水藥物載體，通過在β-CD疏水囊中包埋藥物也可增強(qiáng)黃酮類化合物的溶解性[27]。另一種方法是用疏水性黃酮類化合物與水溶性聚合物共價(jià)偶聯(lián)，如右旋糖酐、PEG、聚烯丙基胺和明膠[28-31]，可將不溶于水的兒茶素轉(zhuǎn)化為水溶性兒茶素，將兒茶素溶液與PEG混合、凍干，凍干過程中自發(fā)形成氫鍵可得到納米級(jí)PEG/兒茶素復(fù)合物。這種方法使兒茶素在水中的溶解度提高了100倍，達(dá)到50 mg/ml[32]。PEG/兒茶素納米復(fù)合物對(duì)干眼小鼠模型表現(xiàn)出高效的治療作用，可顯著降低干眼小鼠腫瘤壞死因子α、ICAM-1、VCAM-1、MMP-2、MMP-9、IL-17、IL-1β和IL-6等炎性因子的分泌水平[33]?；赑EG作為氫鍵受體和兒茶素作為氫鍵供體之間的氫鍵配對(duì)是一種制備水溶性酚類藥物制劑的良好平臺(tái)，有望為干眼的治療開發(fā)出更合適的抗氧化藥物。

3.1.3葡萄籽 隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，納米技術(shù)的出現(xiàn)大大促進(jìn)了生物治療領(lǐng)域的發(fā)展。近年來，利用植物多酚極為豐富的物理化學(xué)特性，設(shè)計(jì)和構(gòu)造多功能納米粒子的研究也不斷涌現(xiàn)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展示出了巨大潛力。盡管不同種類的納米抗氧化劑已得到了很好的發(fā)展，但要制造出堅(jiān)固高效的納米抗氧化劑仍面臨著挑戰(zhàn)，例如使用有毒且成本高昂的亞基、涉及多步合成過程、以及繁冗的純化工作。解決這一問題的有效方法是從大自然中尋找構(gòu)建模塊或靈感的資源。天然多酚葡萄籽具有獨(dú)特的理化性質(zhì)，可以通過氫鍵、疏水相互作用、π-π相互作用和陽離子-π相互作用與多種物質(zhì)結(jié)合。我們致力于納米系統(tǒng)靶向生物治療的基礎(chǔ)和臨床研究，通過酶聚合方法給葡萄籽設(shè)計(jì)出“納米戰(zhàn)衣”，使其具有可調(diào)尺寸、良好生物相容性和清除ROS的能力，精準(zhǔn)靶向抗氧化治療干眼[34]。

多酚類化合物對(duì)角膜細(xì)胞具有保護(hù)作用，可減輕炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激過程和抑制細(xì)胞凋亡，并發(fā)揮維持淚膜穩(wěn)態(tài)作用等。研究表明多酚在治療眼表疾病方面是有效和安全的[22]，未來的研究應(yīng)該驗(yàn)證和擴(kuò)展多酚在臨床治療干眼的有效性，并幫助開發(fā)新的眼科藥物。

3.2 稀土元素氧化鈰負(fù)載乙二醇?xì)ぞ厶羌{米粒子

鈰氧化物納米粒子(cerium oxide nanoparticle，CNP)是一種獨(dú)特的氧化還原體系，同時(shí)具有+3(電子供體)和+4(電子受體)價(jià)。CNP具有將Ce3+氧化為Ce4+的能力，作為ROS清除劑，可減少細(xì)胞在紫外線或H2O2條件下的損傷，保護(hù)正常細(xì)胞免受輻射誘導(dǎo)的凋亡[35]。此外，與其他稀土元素不同的是，CNP作為再生催化劑具有較高的吸氫能力，更容易與H2或H2O發(fā)生反應(yīng)[35]。由于這種獨(dú)特而固有的氧化還原活性行為，CNP能夠消除氧化應(yīng)激產(chǎn)物，模仿超氧化物歧化酶和過氧化氫酶清除ROS，恢復(fù)ROS的生成量與抗氧化酶之間的平衡[36-37]。一項(xiàng)臨床前研究表明，CNP作為自由基清除劑，對(duì)神經(jīng)退行性疾病和其他氧化應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)疾病的治療效果良好[38]，表明其具有細(xì)胞內(nèi)ROS清除能力和良好的生物相容性，是干眼治療的理想藥物。乙二醇?xì)ぞ厶鞘且环N水溶性殼聚糖衍生物，因其無毒、生物相容性好、水溶性好等特點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。研究人員利用這種氧化還原活性系統(tǒng)開發(fā)了一種水溶性氧化鈰負(fù)載乙二醇?xì)ぞ厶羌{米粒滴眼液，即乙二醇?xì)ぞ厶茄趸嫾{米粒，在小鼠原代角膜、結(jié)膜細(xì)胞以及干眼小鼠模型中均呈現(xiàn)出顯著的抗氧化效果[39]。

3.3 陽離子多肽納米膠束滴眼液

開發(fā)基于膠束的滴眼液[裝載p38 MAPK抑制劑Losmapimod(Los)和超氧化物歧化酶模擬化合物Tempo(Tem)偶聯(lián)的陽離子多肽膠束，簡(jiǎn)稱為MTem/Los]，可安全、有效地對(duì)抗干眼惡性循環(huán)。陽離子型MTem/Los通過與角膜上帶負(fù)電荷的黏蛋白的靜電相互作用，改善了共軛水溶性Tem和負(fù)載水溶性Los的眼部滯留時(shí)間，從而提高治療效率，可有效降低給藥頻率。從作用機(jī)制方面，MTem/Los可有效降低ROS的過度生成，降低促炎細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)水平，抑制巨噬細(xì)胞促炎表型的轉(zhuǎn)化和細(xì)胞凋亡。在治療方面，具有雙重功能的MTem/Los可抑制炎癥反應(yīng)，促進(jìn)角膜上皮缺損的修復(fù)，保護(hù)杯狀細(xì)胞功能，促進(jìn)淚液分泌，阻斷氧化應(yīng)激反應(yīng)的惡性循環(huán)，緩解干眼癥狀。此外，MTem/Los具有良好的生物相容性和耐受性，可作為氧化應(yīng)激性和炎性疾病的治療藥物[4]。

干眼是一種復(fù)雜的多因素慢性炎性相關(guān)性眼表疾病，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上獲得FDA批準(zhǔn)的藥物仍然以傳統(tǒng)眼表潤(rùn)滑劑、抗炎藥物為主。國(guó)際上在研的干眼創(chuàng)新藥以抗炎、抗氧化藥物等為主要突破口。從干眼核心發(fā)病機(jī)制來看，抗氧化治療是干眼臨床研究的未來方向之一?；诩{米材料開發(fā)的抗氧化滴眼液與傳統(tǒng)天然材料制劑相比，具有更好的優(yōu)勢(shì)并逐步進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。眼科研究工作者應(yīng)關(guān)注干眼的抗氧化治療及相關(guān)藥物研發(fā)的新進(jìn)展。希望在不久的將來，有更多的抗氧化藥物研究取得新的突破，為干眼患者帶來新的福音。

利益沖突所有作者均聲明不存在任何利益沖突