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角膜與外眼

眼表微生物組

微生物組是指特定環境中所有微生物及其遺傳物質的總稱4)。眼表微生物組(OSM)指結膜角膜上常駐的細菌、真菌和病毒群落2)。眼瞼和睫毛的菌群被視為皮膚微生物組的一部分。

與其他體表和黏膜相比,健康眼表的微生物負荷極低,被稱為「低微生物量」4)。每個結膜細胞約檢測到0.05個細菌,相當於面部皮膚或口腔黏膜的約1/1504)。這種低微生物量歸因於淚液中抗菌酶(溶菌酶、乳鐵蛋白、防禦素)的選擇性壓力以及眨眼和淚液反射的物理清除機制4)

眼表的常駐微生物競爭性抑制病原體的定植,並有助於局部免疫的成熟和調節1)2)。這種平衡被破壞的狀態稱為菌群失調,已報導與多種眼病相關。

注意,「核心微生物組」(特定環境中普遍存在的微生物群)的精確定義目前尚未建立4)。低生物量環境中的技術挑戰和數據變異性使標準化變得困難。

Q 什麼是眼表微生物組?
A

眼表微生物組是結膜角膜上常駐的細菌、真菌和病毒的總和。它參與維持穩態和防禦病原體,其平衡破壞(菌群失調)與許多眼病相關。詳情請參見「病理生理學」部分

通過宏基因組鳥槍法測序對五項研究的整合數據顯示,眼表微生物中細菌平均占91%,病毒平均占5%,真菌及其他真核生物平均占4% 4)

細菌

三大主要門:變形菌門(平均45%)、放線菌門(平均23%)、厚壁菌門(平均19%)。無論採用何種方法均能一致檢測到 4)

最豐富的屬:棒狀桿菌屬(在18項研究中的17項中檢測到,加權平均11%)。其次是假單胞菌屬、葡萄球菌屬、鏈球菌屬和不動桿菌屬 4)

培養法:凝固酶陰性葡萄球菌(CNS)分離最多,其次是棒狀桿菌屬和丙酸桿菌屬 3)

病毒

TTV(Torque teno virus):眼表最優勢的病毒。在86.3%的健康結膜中檢測到 4)

噬菌體:感染細菌的病毒,調節細菌群體的密度和分布 4)

其他MSRV、HERV-K(人內源性反轉錄病毒K)、MCV和HPV以低頻率檢測到 4)

真菌

兩大主要門:擔子菌門(平均78.67%)和子囊菌門(平均19.54%) 4)

核心真菌:馬拉色菌屬(74.65%)存在於80%以上的受試者中。其次是紅酵母屬、戴維氏菌屬、麴菌屬和鏈格孢屬 4)

伺機性病原體:鐮刀菌屬、麴菌屬和馬拉色菌屬也存在於健康眼中。

眼表微生物組的紊亂與許多眼疾相關。以下列出主要疾病及其菌群變化。

疾病增加的菌屬減少的菌屬
細菌性角膜炎鏈球菌、假單胞菌
瞼板腺功能障礙葡萄球菌、鞘氨醇單胞菌棒狀桿菌
史蒂文斯-強森症候群假單胞菌、不動桿菌

史蒂文斯-強森症候群(SJS)患者的結膜培養陽性率為60%,顯著高於健康者的10% 3)。16S rRNA定序報告顯示α多樣性增加,乳酸桿菌、擬桿菌、假單胞菌、葡萄球菌和不動桿菌增加 3)

糖尿病患者的結膜微生物組多樣性高於健康者,表現為不動桿菌增加和變形菌門佔優勢5)

改變眼表微生物組組成的因素多種多樣。

  • 年齡:11歲以下兒童的細菌多樣性高於老年人。鏈球菌在兒童中約豐富6.2倍。老年人群中棒狀桿菌和丙酸桿菌增加。
  • 隱形眼鏡佩戴:假單胞菌、不動桿菌和甲基桿菌增加,而葡萄球菌和棒狀桿菌減少2)。眼表轉變為類似於皮膚微生物組的組成2)
  • 抗菌藥物使用:使用妥布黴素3個月會減少菌群的數量和多樣性2)。加替沙星在2週內改變組成,恢復需要4週2)。聯合使用頭孢他啶、妥布黴素和萬古黴素後,恢復需要30天2)
  • 乾眼症:已有報導與腸道菌群異常相關;隨著乾眼嚴重程度增加,眼表微生物組多樣性進一步降低2)
  • 瞼板腺功能障礙MGD結膜囊病原菌增加和生物膜形成參與其中2)
  • 糖尿病結膜微生物組變得複雜,金黃色葡萄球菌分離率升高5)
  • 史蒂文斯-約翰遜症候群:眼表結構變化和免疫調節障礙導致菌群大幅改變3)。也有MRSA角膜炎的報導3)
  • 腸-眼軸:有研究提出腸道菌群失調通過Th17/Treg失衡誘導眼表炎症的途徑2)5)
Q 隱形眼鏡如何影響眼部微生物組?
A

佩戴隱形眼鏡會使眼表微生物組中假單胞菌、不動桿菌等皮膚相關菌增加,而正常共生菌減少。鏡片成為將皮膚微生物轉移到眼睛的媒介,可能增加微生物性角膜炎的風險。

傳統的培養法歷史悠久,但靈敏度低。健康眼表的培養陽性率僅為10~13% 3)。培養法的優點是只能檢測存活細菌,但無法檢測大多數難培養細菌、病毒和真菌 4)

該方法通過PCR擴增16S rRNA基因後進行定序 4)。可檢測到的多樣性是培養法的3倍以上 3)。但僅針對細菌,無法檢測病毒和真菌。PCR擴增偏差可能影響結果 4)

該方法將樣本中的所有DNA片段化後進行定序。可同時檢測細菌、病毒、真菌和古菌,並能進行功能譜分析 4)。但在低生物量環境中,短片段污染(包括來自DNA萃取試劑盒的污染,稱為「kitome」)是一個問題 4)

各方法的特點總結如下。

方法檢測對象優點/局限性
培養法僅存活菌低靈敏度(陽性率10-13%)
16S rRNA僅細菌高靈敏度但存在PCR偏差
鳥槍法所有微生物全面但易受汙染影響

在低生物量檢體中,需要去除宿主DNA或富集微生物組。選擇性宿主細胞裂解可將相對細菌DNA含量提高多達10倍4)。未來需要建立包括陽性和陰性對照在內的標準化方案4)

目前尚無專門針對眼表微生物組失調的既定治療方法。當前管理分為生活型態改善和研究性介入。

  • 充足睡眠:促進正常微生物組生長
  • 隱形眼鏡衛生:限制佩戴,睡前取下,操作前徹底洗手
  • 避免刺激物:不要在眼睛周圍使用刺激性化學物質
  • 口服益生菌:據報導,含有乳雙歧桿菌和兩歧雙歧桿菌的益生菌可改善乾眼症患者的淚液分泌量和淚膜破裂時間(TBUT2)
  • 益生菌滴眼液:據報導,為期一個月的益生菌滴眼液治療可改善春季角結膜炎患者的體徵和症狀
  • 益生元:一項雙盲隨機對照試驗報告,連續三週攝取產氫牛奶可改善TBUT 5)
  • 糞菌移植(FMT):針對乾燥症候群患者的FMT臨床試驗已啟動2)5)
Q 益生菌對眼睛健康有益嗎?
A

有報告指出口服益生菌可改善乾眼的淚液分泌量和淚膜破裂時間,但這些是研究階段的發現,並非標準治療。腸-眼軸的免疫調節被認為是其作用機制。詳情請參閱「病理生理學」章節

眼表的恆定由多層防禦機制維持2)4)

物理和化學防禦

眨眼和淚液反射:機械性清除微生物4)

抗菌淚液蛋白:溶菌酶、乳鐵蛋白、黏蛋白和防禦素抑制細菌生長4)。淚液蛋白質組中9%參與抗菌功能4)

上皮緊密連接角膜結膜上皮細胞間的緊密連接形成物理屏障2)

免疫防禦

CALT結膜相關淋巴組織。包含樹突狀細胞、B細胞和T細胞的濾泡結構,負責免疫耐受和免疫監視2)

分泌型IgA:由淚腺和結膜的IgA產生漿細胞分泌。抑制病原體黏附,並以非發炎方式包裹共生菌2)

γδT細胞、MAIT細胞、NKT細胞:作為非傳統T細胞存在於上皮中,連接先天免疫和適應性免疫2)

Corynebacterium mastitidis引起的免疫誘導

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Corynebacterium mastitidis是一種常存在於眼表的非致病性共生菌2)。此菌刺激結膜的γδT細胞,誘導IL-17和IL-22的分泌2)

  • IL-17的作用:促進結膜上皮細胞產生抗菌肽(如防禦素)2)。通過IL-8和GM-CSF招募嗜中性球,通過吞噬作用、活性氧和嗜中性球胞外陷阱(NETs)清除病原體2)。此外,誘導上皮幹細胞增殖和緊密連接蛋白表現,重建屏障功能2)
  • IL-22的作用:促進上皮細胞產生抗菌蛋白2)。促進黏蛋白產生和緊密連接形成,維持上皮屏障恆定2)。刺激角膜上皮細胞增殖,促進傷口癒合(再上皮化)2)

角膜上皮的TLR2、TLR4和TLR5並非位於表層,而是定位於翼細胞和基底細胞層級的細胞內2)。這種策略性定位維持了「免疫寂靜」狀態,避免與共生菌接觸時引發不必要的發炎反應2)。當上皮受損時,這些TLR被激活,啟動下游發炎級聯反應。

以下途徑被認為是腸道菌群失調誘導眼表疾病的機制2)

  • 腸道菌群失調激活的樹突狀細胞遷移至淚腺和眼表,誘導效應T細胞分化
  • 腸道致敏的效應T細胞和自體反應性B細胞產生的自體抗體到達眼表,引起發炎
  • 腸道屏障破壞導致LPS滲漏至體循環,引發TLR介導的全身發炎
  • 短鏈脂肪酸(SCFA)產生菌減少導致Treg/Th17平衡失調

在動物模型中,無菌小鼠的眼表顯示杯狀細胞密度降低和上皮損傷,通過糞便移植可改善5)

Q 為什麼Corynebacterium mastitidis對眼睛健康很重要
A

C. mastitidis是一種非致病性共生菌,刺激結膜γδT細胞分泌IL-17和IL-22。這導致抗菌肽的產生、嗜中性球的招募和上皮屏障的強化,從而阻止病原體定植。


史蒂文斯-強森症候群中的微生物組分析

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Kittipibul等人(2021)比較了20隻史蒂文斯-強森症候群患者眼和20隻健康對照眼的結膜微生物組3)。培養法顯示,史蒂文斯-強森症候群組60%為陽性,而健康組為10%。16S rRNA定序鑑定出假交替單胞菌科、弧菌科、伯克霍爾德菌科和腸桿菌科為史蒂文斯-強森症候群組的核心微生物組。培養陽性組的疾病嚴重度評分顯著較高(p=0.016)。

Peter等人(2023)報告了健康眼表微生物組與淚液蛋白質組之間的關聯4)。在2172種淚液蛋白中,9%參與抗菌功能。胺基酸代謝途徑被認為是眼表細菌與淚液成分之間的接觸點,提示棒狀桿菌可能對胺基酸代謝有貢獻。

噬菌體是細菌族群的主要調節因子,正在被研究作為抗生素的替代治療4)。在眼表也檢測到了短尾噬菌體科的噬菌體,可能成為未來的治療靶點4)

通過調節腸道微生物群來治療眼表疾病正在研究中2)。針對乾燥症候群患者的FMT臨床試驗正在進行,但需要進一步研究來闡明腸道微生物群與眼表之間的病理生理聯繫5)

在低生物量環境中建立標準化的分析方案是當務之急4)。整合宏基因組學、蛋白質組學和代謝組學的多層次分析有望加深對眼表微生物組功能的理解3)


  1. Doularamani M, Murthy SI. Role of ocular surface microbiome in health and disease. Indian journal of ophthalmology. 2023;71(6):2595. doi:10.4103/ijo.IJO_8_23_1. PMID:37322688; PMCID:PMC10418028.
  2. Tariq F, Hehar NK, Chigbu DI. The Ocular Surface Microbiome in Homeostasis and Dysbiosis. Microorganisms. 2025;13:1992. doi:10.3390/microorganisms13091992.
  3. Kittipibul T, Puangsricharern V. The Ocular Microbiome in Stevens-Johnson Syndrome. Front Med. 2021;8:645053. doi:10.3389/fmed.2021.645053.
  4. Peter VG, Morandi SC, Herzog EL, Zinkernagel MS, Zysset-Burri DC. Investigating the Ocular Surface Microbiome: What Can It Tell Us? Clin Ophthalmol. 2023;17:259-271. doi:10.2147/OPTH.S359304. PMID:36698849; PMCID:PMC9870096.
  5. Markoulli M, Ahmad S, Arcot J, Arita R, Benitez-Del-Castillo J, Caffery B, et al. TFOS Lifestyle: Impact of nutrition on the ocular surface. The ocular surface. 2023;29:226-271. doi:10.1016/j.jtos.2023.04.003. PMID:37100346.

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