人巨噬细胞在基于聚(苯乙烯-嵌段-异丁烯-嵌段-苯乙烯)(SIBS)的小梁网微型引流器(PreserFlo? MicroShunt)表面的黏附显著高于常见人工晶状体(intraocular lens, IOL)材料——体外研究

《Scientific Reports》：Human macrophage adhesion is significantly higher on SIBS based glaucoma microshunts than on common intraocular lens materials in vitro

　　

本体外研究探讨了人单核细胞/巨噬细胞(monocyte/macrophage, MΦ)在基于聚(苯乙烯-嵌段-异丁烯-嵌段-苯乙烯)(poly(styrene-block-isobutylene-block-styrene), SIBS)的PreserFlo? MicroShunt(微引流器)上的黏附情况，因巨噬细胞与植入物的相互作用可显著影响微创青光眼手术(micro-invasive glaucoma surgery, MIGS)植入物的远期疗效。研究人员将纯化的人MΦ在SIBS基PreserFlo? MicroShunt上培养35 d，并与对照人工晶状体(intraocular lens, IOL)材料——聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate), PMMA)及亲水性丙烯酸酯(hydrophilic acrylate)IOL进行比较。研究发现，PreserFlo? MicroShunt上的MΦ黏附量显著高于PMMA或亲水性丙烯酸酯IOL(p < 0.05)。结果表明，在所测试条件下，SIBS基MicroShunt的表面性质较商用IOL更能促进MΦ的体外黏附。这种差异性黏附可能对植入物的长期性能产生影响，尤其在葡萄膜炎(uveitis)患眼中。虽然MΦ黏附增加是异物反应(foreign body reaction, FBR)的已知组成部分，但仍需进一步分析巨噬细胞分泌组(secretome)及极化状态(M1 vs. M2)以确认是否会导致具临床意义的纤维化；此外尚需体内研究阐明上述相互作用对葡萄膜炎眼中长期临床疗效的具体影响。

本研究论文发表于《Scientific Reports》，以下是全文解读：

研究背景与目的

葡萄膜炎(uveitis)是全球致盲的重要病因之一，其常见并发症为继发性青光眼，发生率可达20%。当药物控制无效时需行滤过性手术或植入青光眼引流装置，如PreserFlo? MicroShunt——一种由聚(苯乙烯-嵌段-异丁烯-嵌段-苯乙烯)(poly(styrene-block-isobutylene-block-styrene), SIBS)制成的微创青光眼手术(micro-invasive glaucoma surgery, MIGS)引流器。SIBS被认为具有良好生物惰性，但在葡萄膜炎眼内，持续的炎性微环境可放大异物反应(foreign body reaction, FBR)，其中巨噬细胞(macrophage, MΦ)在调控术后纤维化与滤过泡失败中起核心作用，且MΦ可在转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1, TGF-β1)诱导下直接转分化为肌成纤维细胞(myofibroblast)。目前关于SIBS材料对人MΦ黏附行为的研究较少，而人工晶状体(intraocular lens, IOL)材料（PMMA及亲水性丙烯酸酯）因长期临床应用被证实具有良好眼内生物相容性，适合作为参照。因此研究人员开展本体外研究，比较人MΦ在SIBS基PreserFlo? MicroShunt与两种常用IOL材料（PMMA IOL和亲水性丙烯酸酯IOL）表面培养35 d后的黏附差异，以评估SIBS材料潜在的细胞–生物材料相互作用及其在葡萄膜炎相关青光眼植入术中的意义。

主要技术方法

研究人员自健康志愿者外周血经密度梯度离心获取外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell, PBMC)，采用CD14⁺免疫磁珠正选法分选人原代单核细胞/巨噬细胞(MΦ)，纯度经流式细胞术鉴定。将分选MΦ分别接种于SIBS基PreserFlo? MicroShunt、PMMA IOL（Bausch + Lomb L122UV）及亲水性丙烯酸酯IOL（Bausch + Lomb Akreos ADAPT）表面，于含20%胎牛血清(fetal bovine serum, FBS)、青霉素/链霉素及50 ng/mL人重组巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor, M-CSF)的X-Vivo? 15培养基中，37℃、5% CO₂静置培养35 d（期间不换液）。因四氮唑蓝(MTT)比色法受材料本身颜色及与IOL透镜的光学干扰无法准确测吸光度，故采用MTT活细胞染色后显微镜下手动计数黏附MΦ数目。统计学分析采用Kruskal–Wallis H检验及Conover's检验（Holm校正）。

研究结果

Purity of isolated human monocytes

经密度梯度离心及CD14⁺磁珠正选后，流式细胞术检测显示所获人单核细胞（CD45⁺CD15^?CD14⁺）纯度达85.37%，活率97.06%，非单核细胞污染低于14.63%，满足下游黏附实验要求。

MΦ adhesion to ophthalmic biomaterials

35 d体外培养后，PreserFlo? MicroShunt（SIBS材料）表面MΦ黏附量显著高于PMMA IOL及亲水性丙烯酸酯IOL（各组间p < 0.05）。两种IOL材料间亦存在差异：PMMA IOL表面MΦ黏附量高于亲水性丙烯酸酯IOL（p < 0.05）。显微图像直观显示SIBS表面细胞密度最高，亲水性丙烯酸酯IOL最低。表明SIBS表面特性较两种IOL材料更易促进人MΦ的体外黏附与滞留，且材料表面亲水/疏水性影响蛋白吸附层形成，进而影响细胞黏附。

讨论与结论

研究人员指出，本35 d长期体外培养较短期研究更能模拟某些体内慢性异物反应初期过程。SIBS具高度疏水性和特定表面形貌，可能促进调理蛋白吸附形成条件膜(conditioning film)，进而利于MΦ结合；而亲水性丙烯酸酯表面因结合水分子形成水合层抑制非特异性蛋白吸附，故MΦ黏附最少，这与既往关于材料表面亲水性/疏水性与蛋白吸附关系的研究一致。尽管SIBS在临床中较传统植入物引发较少炎症与纤维化，但本研究发现其较高MΦ黏附可能在葡萄膜炎眼的强炎症状态下加剧纤维化包裹及滤过泡失败风险，尤其幼年特发性关节炎(juvenile idiopathic arthritis, JIA)相关葡萄膜炎不同于病毒相关葡萄膜炎，PreserFlo? MicroShunt在其治疗中成功率较低，提示需根据葡萄膜炎亚型个体化调整抗炎/抗纤维化方案。需注意本静态体外模型未模拟房水持续流动产生的剪切力及动态免疫微环境，结果为材料固有"黏附倾向"的基线评估。未来需补充巨噬细胞极化(M1/M2)及分泌组分析，并与其它青光眼引流材料（如医用硅胶）对比，以及开展体内实验明确对滤过泡存活及长期眼压控制的影响。

综上，本研究揭示了眼科生物材料间MΦ黏附行为的异质性：基于SIBS的PreserFlo? MicroShunt在体外较PMMA及亲水性丙烯酸酯IOL诱导更高水平人MΦ黏附，这或构成其纤维化并发症的潜在促进因素，提示在炎性背景下（如葡萄膜炎继发青光眼）使用该植入物可能存在局限，并可能需要个体化调整抗炎及抗纤维化治疗策略。