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重组人表皮生长因子促进角膜上皮损伤修复的研究

发布时间:2008-03-19 00:00 点击:3989 字号:

目的:客观评估重组人表皮生长因子(rhEGF)促进角膜上皮损伤修复的临床疗效及安全性。方法:应用前瞻性评估研究方法,对无角膜缘干细胞异常的角膜盲153例153只眼施行穿透性角膜移植术。移植片直径统一为7.5mm,术中去除供体角膜上皮;将所有研究病例按随机双盲原则分试验组(91眼)、赋型剂组(31眼)及素高捷疗组(31眼)。术后分别观察移植片角膜上皮的愈合速率。结果:各rhEGF组术后移植片角膜上皮愈合时间比赋型剂组及素高捷疗组明显缩短(t检验,P<0.01)。结论:rhEGF滴眼液能有效促进角膜上皮损伤的修复,其临床最佳安全浓度为20μg/ml。
 关键词:表皮生长因子 角膜 上皮细胞 角膜移植
 
 
The research of recombinant human epidermal growth factor on enhancing corneal epithelial defect healing LinYue-sheng, WangMin-hua, ChenJia-qi.et al. Zhong Shan Ophthalmic Center of SunYat-sen University of Medical Sciences. 510060
 
Purpose:To evaluate objectively the clinical efficacy and safety of recombinant human epidermal growth factor (rhEGF) on enhancing corneal epithelial defect healing. Methods: A prospective, random study was carried out. The 153 corneal blindness cases (153 eyes) with limbal normality were treated by penetrating keratoplasty in which each graft measured 7.5mm in diameter and all donor epithelia were removed during operation. All the 153 cases were randomly divided into ecperimental groups (91 eyes) treated by rhEGF eye drops, positive control group (31 cases) treated by Solcoseryl Eye Gel, and negative group (31 cases) treated by vehicle. The healing rates of corneal epithelium were observed postoperation. Results:Time until epithelium defect healing was signify-cantly shorter with rhEGF compared with vehicle group (P<0.01) and Solcoseryl Eye Gel group (P<0.01). Conclusion:The results in dicated that rhEGF improved effectively the healing of corneal epithelial defect. The clinical optimal safety concentration is 20μg/ml.
Keywords: Epidermal growth factor Cornea Epithelium Kerotoplasty 
健全的角膜上皮细胞是角膜抵御外界各种有害因素损伤的重要条件。角膜上皮细胞的缺损将增加角膜感染、穿孔、新生血管化及角膜移植片排斥的危险。结构与功能健全的角膜缘干细胞是角膜上皮再生的主要来源,而表皮生长因子(Epidermal Growth Factor, EGF)则是刺激上皮分裂增殖的主要生长因子。为客观评估重组人表皮生长因子(rhEGF)对角膜上皮细胞损伤修复的临床疗效与安全性,我们进行了研究。
 
材料和方法
 
一、             病例选择:
本研究选择无眼睑、泪液、结膜及角膜缘干细胞异常的角膜移植手术病例共153例153眼。其中男性108例(70.6%),女性45例(29.4%),年龄5~69岁,平均37.6岁。其中角膜白斑(感染性和穿通伤后遗症)56例(36.6%),大泡性角膜病变21例(13.2%),感染性角膜溃疡54例(35.3%),圆锥角膜12例(17.8%),角膜变性或营养不良10例(6.5%)。
二、角膜移植术式:
穿透性角膜移植术145例(94.8%),板层角膜移植术8例(5.3%)。术前供体角膜上皮缺失或手术台上抹除角膜上皮,使角膜移植片上皮完全缺失。角膜移植片直径统一为7.5mm,植孔7.25mm, 10-0尼龙线连续或间继缝合。术毕滴rhEGF滴眼液2滴,结膜囊内涂0.3%Tarivid眼膏,单眼包扎,24小时后开始滴药。
三、供体:
年龄18~30岁,全部采用符合肾移植手术要求的角膜供体材料(4℃冰箱短期保存或Optisal液中期保存。
四、病例设计:
将研究病例按随机双盲法分为5个组;即rhEGF10μg/ml组(30例,20μg/ml组(31例),40μg/ml组(30例),赋型剂组和素高捷疗组(各31例)。各组年龄、性别、病因经检验无显著差异性,而且按照入选标准(即没有影响角膜上皮愈合因素)严格控制研究病例。
五、药物:
由中国医学科学院基础医学研究所、桂林金科实业总公司研制生产,由中国药品生物制品检定所检测合格的rhEGF滴眼液,赋型剂亦由上述单位提供,外观包装与rhEGF滴眼液一样,素高捷应用瑞士Birsfelden-Basle公司的上市产品。
六、投药方案:
术毕滴rhEGF2滴,0.3% Tarivid眼膏包眼。术毕24小时至角膜移植片上皮完全愈合的投药方案如下:① rhEGF eye drops qid(投药时间分别为9Am、11Am、2Pm、4Pm)。
② 0.3% Tarivid eye drops bid(8Am、12Am)。③ 0.3% Tarivid eye ointqn。
 
七、观察指标:
作裂隙灯检查,用裂隙灯目镜标尺测量角膜移植片上皮缺损区的大小,角膜移植片上皮愈合率为已愈合区域与原上皮缺损区面积的比值,用图示法直接记录。观察时间为投药后24h、36h、48h、60h、72h、4d、5d、6d、7d直至上皮完全愈合。
八、疗效标准:
根据角膜移植片上皮缺损区的愈合情况将病例的临床疗效分为四级记录,①②项合并为总有效率。①痊愈:角膜移植片上皮缺损区完全愈合;②显效:角膜移植片上皮缺损区大部分愈合,角膜移植术后角膜移植片上皮缺损区直径小于3mm;③有效;角膜移植术后角膜移植片上皮缺损区直径3~6mm;④无效:角膜移植术后角膜移植片上皮缺损区直径大于6mm。
 
结  果
 
一、角膜移植术后角膜移植片上皮平均愈合时间
10μg/ml rhEGF,20μg/ml rhEGF 及40μg/ml rhEGF 三组的角膜植片上皮平均愈合时间分别为73±13.5h,70.5±10.6h,76.0±13.1h比赋型剂组110.7±13.4h、素高捷疗组89.0±14.1h明显缩短(t检验,P<0.01)。在rhEGF不同浓度组中,三者的角膜上皮愈合时间无明显差异(t检验,P>0.05)。从临床数字上看,20μg/ml的rhEGF滴眼液最适合于临床应用,详见表1。
二、角膜移植术后移植片上皮的愈合速率
从表2、图1可以看到,投药后最初24小时,无论rhEGF组还是素高捷疗组、赋型剂组对上皮愈合几乎没有太多影响,但在投药后的24~48小时rhEGF组、素高捷疗组、赋型剂组的角膜植片上皮愈合率均快速增长,几乎成线性,48小时至角膜移植片上皮痊愈的速度则相对较慢。
三、投药组与对照组角膜移植片上皮愈合的临床疗效比较
三种浓度rhEGF滴眼液的有效时间、显效时间明显短于赋型剂组,结果有显著差异性。10μg/ml rhEGF、20μg/ml rhEGF组的显效时间与素高捷疗组有显著差异性(t检验,P<0.01)。与对照组(包括阳性及阴性对照组)相比,rhEGF促进上皮愈合的临床疗效较显著,详见图2、表1。
四、不良反应观察
所有病例未发现有任何不适反应,所有受试者均无发生明显的毒副作用,也无一例因过敏等不良反应而被迫停药。 
 
 
表1   角膜移植术后角膜移植片上皮缺损区的愈合效果
 
 
表2  术后不同时间角膜移植片上皮愈合速率
 
 
 
图1 角膜移植术后植片上皮愈合率的动态变化
 
图2 角膜移植术后的疗效图
 
 
  
 
一、             rhEGF滴眼液临床疗效的客观评估
角膜上皮是维持眼表正常生理功能的重要条件。国内外业已完成的研究证明:EGF可有效促进各种原因角膜上皮损伤的修复。但眼睑、泪膜、结膜、角膜缘干细胞及角膜自身的条件(如角膜内皮细胞)均可能影响角膜上皮的愈合[1]。因此设计一个科学的活体研究模型客观评估EGF对角膜上皮愈合的临床疗效至关重要。本研究的设计实际上相当于实验动物模型,通过严格选择病例,剔除了上述影响因素,保持供体质量,并采用统一的术式和植片大小,在统一标准下严格观察并记录各项指标,使本研究达到可行、可比、可控、可重复。
二、rhEGF的生物特性及作用机理
EGF是60年代由Cohen等人在小鼠颌下腺发现的一种生长调节蛋白[2]。Sarkey、Coden等在1975年从人尿中提取了hEGF[3]。1983年Urdea等基因重组rhEGF获得成功[4]。EGF是由53个氨基酸组成,分子量为6KD的单链多肽。其受体分布于人角膜上皮、基质、内皮细胞膜上,是一种175kd的跨膜桥蛋白[5],rhEGF与天然EGF生物活性相同[7]。虽然目前EGF的作用机理仍未完全明确,但一般认为EGF通过与细胞受体的胞外部结合,激活其酪氨酸激酶活性,诱导PI-3kinase的磷酸化,进一步产生三磷酸产物,作为生长信号控制系统的重要信使指导DNA的合成。早期的研究曾认为EGF是通过促进上皮的有丝分裂而提高上皮伤口的愈合,但近来发现无论在离体培养还是活体模型中都可观察到EGF亦对上皮移动起加速作用[7]。StavenE发现EGF首先促进伤口边缘上皮的移行,之后再刺激这些细胞进行增殖、分化,从而加速伤口的愈合。此外EGF可能通过一些细胞因子间接调控细胞的移行[8]。本研究结果也基本反映了EGF对角膜上皮细胞的上述调控规律。
三、rhEGF可有效地促进缺损角膜上皮细胞的分化与增殖
我们的研究发现rhEGF治疗组的角膜上皮平均愈合时间分别是73±13.5h(10μg/ml组)、70±10.6h(20μg/ml组)、76±13.1h(40μg/ml组)与素高捷疗组(89.0±13.4h)和赋型剂组(110.7±13.4h)相比均有显著性差异(t检验,均P<0.01)。在36h时rhEGF不同浓度治疗组的上皮平均愈合率与素高捷疗组、赋型剂组已有较明显的差异。从图2、表1可以看到,rhEGF的有效时间、显效时间明显短于赋型剂组。而且10μg/ml、20μg/ml rhEGF组的显效时间明显短于素高捷疗组。因而我们认rhEGF能有效地促进角膜移植术后上皮的愈合,进而推论它可有效地促进角膜上皮损伤的修复。
四、EGF量效关系的复杂性与临床最佳浓度
对于EGF的量效关系有不同的报导。Frati、Burstein等认为EGF无量效依赖性。ToshikiK认为EGF浓度≥10μg/ml时起效,最佳浓度在20μg/ml;BrazzellRK则报道EGF浓度在10~100μg/ml之间无明显差异,低于1μg/ml其疗效降低;DellaertJM认为超过100μg/ml,EGF治疗组的平均愈合时间要长于对照组。一般认为EGF在10~100μg/ml的范围有效[4、9]。过低的浓度因达不到最小维持浓度而无法起效,过高的浓度反而降低EGF的生物效应,其机制可能是EGF受体活性的下调。在本研究中,10μg/ml、20μg/ml、40μg/ml三种浓度rhEGF滴眼液的角膜上皮平均愈合时间、有效时间、显效时间均无统计学上的差异。考虑到临床实际应用时的诸多因素,我们推荐临床的最佳浓度为20μg/ml。
五、rhEGF治疗眼表疾病的临床价值及应用前景
目前治疗眼表疾病的药物主要为三大类:①人工泪液;②角膜润滑剂(潇莱威、爱丽);③角膜营养剂(SolcoserylEyeGel、优乐沛)。但目前所有上市药物均为非特异性的药物。EGF作为一种生长因子具有特异性较高、疗效稳定和安全系数高的优点。已有报道EGF对丝状角膜炎、角膜机械损伤、神经性角膜炎、细菌性角膜溃疡、角膜化学伤有较好的疗效。也有研究表明上皮持续缺损在很多情况下泪液中EGF的浓度较低,虽然仍不清楚其因果关系,但进一步观察EGF对干眼病、大泡性角膜病变等的疗效和作用机制,很可能对这一类疾病的治疗产生突破性进展。另外离体细胞培养已证实EGF可刺激内皮细胞的有丝分裂,提高内皮细胞密度,促进内皮细胞形态的修复[10],因此EGF对内皮的作用更是倍受关注。EGF对于因内眼手术、高眼压、炎症、外伤等造成的角膜内皮细胞功能失代偿、Fuch  s遗传性角膜病等的疗效将有待进一步证明。从分子水平进一步探明EGF与内皮细胞生长代谢的内在关系,开拓针对性较强的角膜上皮与内皮细胞治疗性药物将具有广阔的推广应用前景。然而单一应用EGF并不能解决眼表疾病治疗上所面临的所有问题,如存在它刺激产生的上皮与基质粘附不牢,及增加上皮新生血管化[11]的问题。因此EGF有必要与其他药物联合应用,包括粘附因子、人工泪液、激素等才能取得更好的疗效。在一些眼表结构不完整的病例,仍需利用羊膜移植、角膜缘上皮细胞移植重建眼表,在此基础上利用EGF等辅助性药物可望提高眼表重建术的成功率。
 
 
参考文献
 
1.Tseng SCG, TsubotaK. Am JOphthalm ol 1997 124∶825
2.Cohen S. J BiolChem 1962 237∶155
3.Starkey RH, CohenS, OrthDN. Science 1975 189∶800
4.Urea MS, M erryweather JP, Mallenbach GT et al. Proc Natl Acad Sci USA 1983 80: 7461
5.Cullen P, Casey T et al.Invest Ophthalmol Vis Sci 1988 29(suppl):86
6.Cohen S and Cqrpenter G. Proc Natl Acad SciUSA 1975 72: 1317
7.Maria BG, Peng TK, Gregory SS et al. Invest Ophthalm ol V is Sci 1992 33: 329
8.Brian AM , Leo TF.Invest Ophthalm ol V is Sci 1995,36: 2120
9.Gregory H. Nature 1975 257: 325
10.Raphael B,Kerr NC, Shimizu RW et al. Invest Ophthalm ol V is Sic 1993 34: 2305
11.Chung JH, Fagerholm P. Cornea, 1989 8: 122
 
《中国实用眼科杂志》第18卷(2000)第11期:700-703