穿透性角膜移植術(PKP)
排斥反應率:約4.9%~28.9%1, 3)
特點:移植包括上皮、實質、Descemet膜和內皮的全層,因此抗原量最多。
發病時間:術後6個月至1年達到高峰,半數以上發生在1年內。
角膜移植後排斥反應(corneal allograft rejection)是受體對捐贈角膜組織的同種免疫反應。病理分類為延遲型過敏反應,是角膜移植術後一定比例發生的併發症。穿透性角膜移植術(PKP)後排斥反應發生率約為10%~30%,是角膜移植片衰竭(graft failure)的主要原因之一。排斥反應、青光眼和感染是角膜移植的三大併發症。
角膜移植是器官移植中成功率最高的類別之一。對於低風險眼的首次PKP,術後5年存活率可達約95% 1)。此高成功率得益於角膜的免疫特權(immune privilege)。
構成角膜免疫特權的主要因素如下:
免疫特權並非絕對。在伴有角膜新生血管的高風險眼中,術後3年時的移植片失敗率可能超過35%。移植失敗最常見的原因是不可逆的免疫性排斥反應,從排斥反應進展到移植片失敗的比例約為49% 1)。
「移植排斥反應」是指受者對捐贈角膜的特異性免疫反應。而原發性捐贈失敗(primary graft failure)是由於捐贈組織本身的缺陷、手術創傷或保存不當所致,定義為術後8週內移植片從未透明化。原發性捐贈失敗非免疫媒介,在PKP中發生率約為0.1% 3)。
排斥反應的診斷僅適用於術後至少維持透明2週的移植片。半數以上的排斥反應發生在術後1年內,尤其集中在術後6個月至1年期間。但也有術後20年以上才發生首次排斥反應的病例。
角膜移植是全球最常執行的組織移植。2012年的國際調查顯示,PKP約佔角膜移植總數的70% 1)。近年來,針對內皮疾病的DSAEK和DMEK迅速普及,針對圓錐角膜和角膜炎後疤痕的DALK也成為標準選擇,因此手術方式的構成比發生了很大變化 1)。然而,PKP對於廣泛的角膜混濁和畸形仍然不可或缺,並且是伴隨排斥反應風險最高的術式 1)。
首次PKP的排斥反應發生率報導約為10%至30%,大部分發生在術後6個月至1年。從排斥反應發作到移植片失敗的進展率約為49%,即使經歷過一次排斥反應的移植片,其長期存活率也會降低 1)。因此,早期發現排斥反應並迅速開始治療是決定移植片存活的關鍵因素。
半數以上的排斥反應發生在術後1年內,尤其是術後6個月至1年期間。但排斥反應也可能在長期後發生,因此術後多年若出現充血、霧視、視力下降等症狀,需及時就診。有報告指出術後20年以上因疫苗接種誘發排斥反應的病例10)。
排斥反應的判定標準包括充血、畏光、視力下降、前房細胞、角膜後沉著物(KP)、內皮或上皮排斥線、上皮下浸潤、局限性移植片水腫中的任何一項1)。移植片局限性的KP是最大特徵,受體角膜無KP是與病毒性內皮炎的重要鑑別點。
排斥反應根據受累層次分為上皮型、實質型、內皮型三種。對移植片預後影響最大的是內皮型,治療延遲會導致不可逆的內皮功能不全和視力下降。
上皮型排斥反應
實質型排斥反應
內皮型排斥反應
Khodadoust線是內皮型排斥反應特徵性的線狀角膜後沉著物。它代表排斥反應進行性移動的前沿,穿過移植片內皮面。在線條經過的區域,內皮細胞受損,導致該部位實質水腫。一旦發現Khodadoust線,需要立即開始強效的類固醇治療。
角膜移植術式主要分為穿透性角膜移植術(PKP)、深層板層角膜移植術(DALK)、角膜內皮移植術(DSAEK)和Descemet膜內皮角膜移植術(DMEK)。由於移植的捐贈組織量和免疫原性不同,各術式的排斥反應率差異很大。
穿透性角膜移植術(PKP)
排斥反應率:約4.9%~28.9%1, 3)
特點:移植包括上皮、實質、Descemet膜和內皮的全層,因此抗原量最多。
發病時間:術後6個月至1年達到高峰,半數以上發生在1年內。
深層板層角膜移植術(DALK)
排斥反應率:1%~24%4)
特點:保留捐贈者內皮,因此原則上不發生內皮型排斥反應。
挑戰:仍可能發生實質型排斥反應。Descemet膜穿孔和雙重前房是特徵性併發症。
角膜內皮移植術(DSAEK)
排斥反應率:平均10%(範圍0%~45%)3)
原發性失敗率:平均5%(範圍0~29%)
特徵:載體為後部實質約50~100μm。角膜後面可見輕微KP或色素沉著,多為輕症。
Descemet膜內皮角膜移植術(DMEK)
排斥反應率:平均1.9%(範圍0~5.9%)3, 7)
原發性失敗率:1.7%
特徵:僅移植Descemet膜和內皮層,抗原量最小。無需縫合,因此無縫合相關排斥。
大規模隊列研究表明,DMEK的排斥反應風險顯著低於PKP和DSAEK3)。然而,一項包含8項研究、376隻眼的統合分析比較了UT-DSAEK(超薄DSAEK,移植片厚度<130μm)和DMEK,發現術後12個月時兩者排斥風險無顯著差異2)。同一統合分析顯示,術後12個月logMAR矯正視力DMEK優於UT-DSAEK(平均差−0.06,95%CI −0.10~−0.02),但DMEK組再次注氣(rebubbling)風險顯著更高(OR 2.76,95%CI 1.46~5.22)2)。一項荷蘭多中心隨機對照試驗(54隻眼)也發現,DMEK組術後12個月達到20/25或以上的比例顯著高於DSAEK組(66% vs 33%,P=0.02),而內皮細胞密度和屈光變化無顯著差異11)。
內皮型排斥反應與病毒性內皮炎的臨床表現相似,KP的附著方式是最可靠的鑑別點。
| 所見 | 排斥反應 | HSV/VZV內皮炎 | CMV內皮炎 |
|---|---|---|---|
| KP分布 | 侷限於移植片內 | 移植片外也有 | 移植片外也有 |
| KP色調 | 白色至灰白色 | 褐色 | 褐色至白色 |
| 特徵性所見 | Khodadoust線 | Arlt三角 | 硬幣樣病變 |
在排斥反應中,移植片侷限性的KP是最大特徵,這與病毒性內皮炎(受體角膜存在KP)相鑑別。此外,角膜後沉著物有時在角膜移植時作為捐贈者來源附著,因此在日常檢查中記錄KP的分佈對於鑑別非常有用。
PKP易發生排斥反應的病例稱為高風險眼,包括以下因素。
在DMEK中,內皮型排斥反應罕見,但可在類固醇減量時誘發。有報導一例DMEK術後15個月從倍他米松換用氟米龍時發生排斥反應7)。此外,有周邊虹膜前粘連的病例在DMEK後排斥風險較高7)。
在實體器官移植中,HLA配型抑制排斥反應的效果已獲確認,但在角膜移植中,研究結果並不一致1)。英國進行的**角膜移植追蹤研究II(CTFS II)**是一項大規模臨床試驗,前瞻性研究HLA II類(HLA-DR)配型對高風險PKP的影響1)。1998年至2011年間共納入1133例移植,在HLA I類錯配≤2個抗原的條件下,將患者按HLA-DR錯配數0、1、2分層,採用隊列最小化法進行分配1)。為避免血清學方法的誤差,捐贈者和受贈者的組織分型採用基於DNA的PCR-SSP/PCR-SSO技術1)。
在CTFS II中,HLA-DR錯配數與排斥反應發生率之間未發現明確關係1)。如囓齒動物模型所示,角膜移植排斥反應涉及多種不同的免疫途徑,這種免疫應答的冗餘性被認為是HLA配型研究結果不一致的部分原因1)。另一方面,存在一種共識,即HLA I類配型在高風險移植中可能有益1)。
COVID-19疫苗接種後的角膜移植排斥反應在mRNA疫苗(BNT162b2)、病毒載體疫苗(ChAdOx1)和滅活疫苗(國藥)中均有報導。
已有涉及多種疫苗和手術方式的20多例病例累積,大多數對類固醇治療反應良好並恢復9)。因果關係尚未確定,但有人提出假設,認為疫苗接種引起的全身免疫激活可能通過交叉反應或非特異性免疫激活觸發對移植角膜的排斥反應6, 9)。
排斥反應的診斷主要依靠裂隙燈顯微鏡檢查。系統性地檢查以下所見。
需要與內皮型排斥反應鑑別的主要病態如下。
最重要的鑑別點是KP的分佈。排斥反應原則上侷限於移植片內,而HSV/VZV內皮炎在移植片外的受體角膜上也有KP附著。CMV內皮炎伴有硬幣樣KP和慢性持續性眼壓升高。若難以確診,需綜合判斷前房水PCR、血清抗體檢查和對類固醇的治療反應。
排斥反應的治療基本以類固醇抗發炎為主。上皮型與實質型通常單獨使用類固醇眼藥水即可,但內皮型必須透過快速抗發炎來保護內皮細胞。免疫抑制劑在急性期治療中作用較慢,單獨使用無效,原則上需與類固醇合併使用。
輕度(上皮型/實質型)
重度(內皮型/Khodadoust線陽性)
急性排斥反應若早期治療,50%以上可恢復;但若治療延遲,可能導致不可逆的內皮細胞喪失和移植失敗。患者教育至關重要:應讓患者了解術後自覺症狀(充血、視力模糊、眼痛、畏光),並在出現異常時立即就醫。
角膜移植術後排斥反應的預防管理採用基於風險分層的兩級方案。
正常風險眼的術後管理
抗菌眼藥水:可樂必妥眼藥水1.5%(左氧氟沙星)每日5次→逐漸減量停藥
類固醇眼藥水:琳德龍眼藥水0.01%(倍他米松)每日5次→轉換為氟美龍眼藥水0.1%(氟米龍)每日2-3次
輔助治療:上皮損傷嚴重時併用琳德達PF眼耳鼻科用液0.1%
全身用藥:氟嗎林靜脈注射1g/日(氟氧頭孢鈉)從手術當天起連續數日點滴
高風險眼的術後管理
環孢素A用於2個象限以上角膜基質血管侵入、再次移植、有排斥反應史、異體角膜緣移植等高風險病例。根據C2值(服藥後2小時血藥濃度)或谷濃度調整劑量,術後持續約半年。隨時監測以腎功能為主的全身副作用。
他克莫司用於口服環孢素期間發生排斥反應的病例作為轉換藥物。目標谷濃度術後2個月內為8-10 ng/mL,2個月後為5-6 ng/mL。局部眼藥水0.03%他克莫司也用於高風險角膜移植的排斥反應預防。
環孢素A 1%眼藥水在類固醇反應性高眼壓病例中,作為允許早期減量類固醇的替代藥物有用。在一例18歲PKP雙側同時排斥反應病例中,甲潑尼龍脈衝療法獲得緩解後轉換為CsA 1%眼藥水維持成功5)。CsA 1%眼藥水能夠早期減量強效類固醇,有助於長期移植片維持5)。
緩解後長期持續使用類固醇眼藥水可期待抑制復發3)。縫線一旦發現鬆動或斷裂應立即拆除。縫線暴露是排斥反應和晚期感染兩者的誘因,因此是追蹤的重點。拆線引起的局部炎症也可能成為排斥反應的誘因,因此拆線後應暫時加強類固醇和抗菌藥的眼藥水治療。
縫線管理是影響角膜移植後長期預後的重要因素。使用裂隙燈顯微鏡進行螢光素染色,易於發現縫線鬆動、斷裂及周圍上皮損傷。連續縫線的拆除原則上應全部拆除,最好在術後1年及以後安全拆除。為了在全層角膜移植後獲得更好的視力,減少散光至關重要,術後早期即應利用邁爾環像和地形圖反覆進行縫線調整。5屈光度以上的遠視性散光是全拆線的良好適應症。
即使排斥反應的急性期治療有效,突然停用類固醇也可能誘發復發,因此減量應在數週至數月內謹慎進行。從0.1%倍他米松開始,首先以每日4次的維持劑量持續數月到一年,然後改用低濃度類固醇如0.1%氟米龍,每日1-2次長期維持。如果眼壓升高,考慮更換為氯替潑諾或聯合使用降眼壓眼藥水(前列腺素類似物、β受體阻滯劑等)。
在高風險PKP眼中,標準做法是局部使用0.1%倍他米松每日4次持續至少一年,然後改用低濃度類固醇(如氟米龍)長期維持。全身免疫抑制劑(新體睦、普樂可復)在術後持續約六個月,同時監測腎功能和血藥谷濃度進行調整。過早減量可能誘發排斥反應,因此減量需謹慎。
角膜透過前房相關免疫偏差(ACAID)維持生理性免疫耐受。在ACAID中,抗原呈現細胞在TGF-β主導的環境中成為耐受原性,抑制針對捐贈者抗原的延遲型過敏反應和補體結合抗體產生。然而,當存在新生血管、發炎、縫線鬆動等高風險因素時,這種免疫特權很容易被破壞。
排斥反應的核心機制是延遲型過敏反應,主要效應細胞是CD4+ Th1細胞。活化的Th1細胞產生IFN-γ,誘導移植角膜全層出現MHC II類抗原呈現細胞,使細胞免疫反應自我放大進展8)。樹突狀細胞在淺層基質和角膜緣豐富,將捐贈者來源的抗原呈現給受者的區域淋巴結,建立致敏。活化的效應T細胞從角膜緣血管浸潤到移植角膜,損傷捐贈者內皮細胞和基質細胞。
抗體媒介機制的參與近年來也受到關注。有研究指出,抗HLA抗體可能透過補體活化引起慢性內皮細胞損傷,這可能是長期追蹤後晚期內皮功能不全的原因之一1)。在實體器官移植中確立的抗體媒介排斥反應的概念正被應用於角膜移植1)。
不同術式排斥反應率的差異主要源於移植捐贈者組織的量和抗原性不同3)。
DSAEK捐贈片使用微型角膜刀製作厚度300–350微米的游離帽,剩餘約100微米用於手術。捐贈角膜用直徑8毫米的環鑽打孔,使用專用拉入器械(如Busin glide、NS Endo-Inserter)植入前房,並透過空氣填塞使其黏附於角膜後表面。而DMEK則剝離Descemet膜和內皮細胞層,將台盼藍染色的移植物從前方注入。DMEK術後可能需要再次注氣(rebubbling)以修復移植物脫離,統合分析顯示DMEK組顯著高於UT-DSAEK組(OR 2.76,95%CI 1.46–5.22)2)。
周邊虹膜前粘連(PAS)被認為是DMEK術後排斥反應的風險因子。在小鼠角膜移植模型中,有PAS的組別排斥反應顯著增加,提示PAS導致的虹膜與捐贈內皮直接接觸可誘導細胞毒性T淋巴細胞活性,從而促進排斥反應7)。臨床上也有DMEK術後伴有PAS的病例發生排斥反應的報告7)。
角膜移植排斥反應主要由細胞免疫介導,但囓齒類動物研究已確認存在多種不同的免疫途徑導致排斥1)。這種免疫反應的冗餘性被認為是HLA配對研究結果不一致的原因之一1)。CTFS II利用1133例移植的大規模隊列和基於DNA的高精度組織分型,檢驗了HLA II類配對的影響,為加深角膜移植領域的免疫學理解提供了基礎1)。近年來,抗HLA抗體和抗體介導的排斥反應的作用也受到關注,可能有助於闡明晚期內皮衰竭的機制1)。
COVID-19疫苗接種引發全身性免疫反應,誘導產生SARS-CoV-2中和抗體以及抗原特異性CD8+和Th1型CD4+ T細胞反應6)。推測這種免疫活化可能透過交叉反應或非特異性免疫活化誘發對移植角膜的排斥反應6)。對於不活化疫苗,佐劑(氫氧化鋁)的免疫原性也可能有所貢獻9)。然而,在統合分析層面,實體器官移植中尚未確認COVID-19疫苗接種後排斥反應增加,角膜移植中的因果關係目前也尚未確定。
與COVID-19疫苗相關的角膜移植排斥反應在全球病例累積中,至少有20例以上報告9)。多數病例為再次移植,接種後1-2週發病,大多數透過類固醇治療恢復9)。有人提出接種前預防性增加類固醇劑量的有效性,但尚無隨機對照試驗,需要根據每個病例個別判斷8, 9)。
關於HLA配型的臨床意義,CTFS II已完成大規模前瞻性驗證1)。目前尚未顯示角膜移植中HLA-DR配型的明確臨床益處,但抗HLA抗體和抗體媒介的排斥反應的作用正逐漸明確,可能有助於闡明晚期內皮衰竭的機制並發現新的治療標靶1)。
在DMEK與UT-DSAEK的比較中,Sela 2023統合分析2)和Dunker 2020多中心RCT11)均顯示12個月排斥反應率無顯著差異,而DMEK組可獲得更好的矯正視力。但DMEK組移植失敗率略高2),且再次注氣(空氣再注入)風險也較高(OR 2.76)2)。手術方式的選擇應綜合考慮患者個別眼部病變、病史和機構經驗2, 11)。
以下方向備受關注。