角膜共焦显微镜在糖尿病周围神经病变检测中的研究进展

(整期优先)网络出版时间:2014-12-22
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角膜共焦显微镜在糖尿病周围神经病变检测中的研究进展

余湘尤1(综述)张惠莉2(校审,通讯作者)

余湘尤1(综述)张惠莉2(校审,通讯作者)

(1青海大学研究生院810001;2青海大学附属医院内分泌科810001)

【摘要】糖尿病周围神经病变(DPN)是临床上比较棘手的糖尿病慢性并发症,不但缺乏有效的治疗措施,而且缺乏敏感的检查方法。本文通过系统回顾角膜共焦显微镜(CornealConfocalMicroscopy,CCM)技术在糖尿病周围神经病变诊断中的应用以及存在的问题,展望这种新型诊断技术给广大糖尿病患者带来新的希望。

【关键词】糖尿病周围神经病变角膜共焦显微镜角膜

【中图分类号】R587.1【文献标识码】A【文章编号】2095-1752(2014)23-0073-02

糖尿病目前已经成为全球常见慢性病之一。目前我国糖尿病患病率约9.7%,约为9240万人,而且还有约1.5亿糖尿病高危人群[1]。糖尿病周围神经病变(DiabeticPeripheralNeuropathy,DPN)是糖尿病常见并发症,高于50%的糖尿病患者在他们病程中的某一时刻会出现DPN[2]。糖尿病患者发生糖尿病足和截肢的风险比正常人增加23倍[3],而糖尿病神经病变是主要因素。远端对称性多神经病是常见的糖尿病神经损伤模式[4,5]。目前,唯一有效的治疗措施是血糖控制[6]。而且,随着病程延长,DPN的防治变得越来越困难[7]。在本文中为各位医学同仁介绍一种新的糖尿病周围神经病变检测方式——角膜共焦显微镜技术。

一、角膜共焦显微镜技术用于DPN的背景简介

在临床上,DPN的防治已经成为一个医学难题,不仅仅是因为缺乏有效的治疗措施,还因为缺乏敏感的神经检测方法[8]。目前尚未有一种检查方法能够检测到糖尿病周围神经病变的早期损伤和再生。传统的检查方法有利也有弊。临床评分和量表检查的优势在于考虑患者的临床症状和神经系统检查,但最近的研究表明,这种方法的再现性很差[9]。神经传导检测一直用于1型糖尿病和2型糖尿病的神经病变研究,他们的优势在于可以定量。但是该方法不能评估小纤维神经的功能。末梢小纤维神经通常是最先受损也是最先被修复的部分。而且,这部分神经直接接收与疼痛相关的病理生理学信号,导致神经性疼痛[10]。一项对糖尿病患者进行长达5年的跟踪研究发现,神经传导检测结果只发生细微的恶化[11]。表皮内神经纤维密度(Intraepidermalnervefiberdensity,IENFD),通过计算贯穿表皮真皮交界处的神经纤维数量来评估神经功能,是一种新技术,能够准确测量小纤维神经,而且通过改进,该方法也许会变得更灵敏[12]。但是,该技术是有创性的,每次检查需要在1到2个部位进行皮肤活检。定量催汗轴突反射试验(Quantitativesudomotoraxonreflextesting,QSART)也是一种检查小纤维神经的方法,他的优点是无创性,但是他的再现性已经受到质疑[13]。定量感觉试验(Quantitativesensorytesting,QST)是另一种无创性可定量的神经病变检查方法,他有检测大小纤维神经功能的潜力,该方法的再现性较好,但是他要求患者清醒、注意力集中并积极配合,而且不能鉴别假性感觉缺失[14]。鉴于传统检查方法的优缺点,糖尿病周围神经的诊断亟需一种无创、灵敏、高特异性的神经病变检查方法。

二、角膜共焦显微镜技术在DPN诊断中的应用

经过多年发展,角膜共焦显微镜(CCM)目前已经在角膜病理、生理、创伤、愈合以及疾病诊断方面得到成熟应用,并且显示出明显的优势。神经纤维束呈辐射状从角膜外周进入角膜组织,在距离角膜缘约1mm处脱掉髓鞘,以维持角膜的透明性[15]。因此,角膜是人体唯一可以直接观察到神经纤维的组织。近年研究发现CCM可以量化分析角膜神经组织,通过观察角膜神经结构和形态改变间接评估周围小纤维神经的功能,以此判断糖尿病周围神经病变的严重程度。

目前,已经有数个研究团体利用CCM观察角膜神经结构来评估糖尿病周围神经病变[16-18]。CCM已被证明是一种高效、快速、无创、重复性好的糖尿病周围神经病变检查方法。Tavakoli等[19]已经公布了20例1型糖尿病胰肾联合移植(Simultaneouspancreas-kidneytransplantation,SPK)后早期角膜神经再生的CCM证据。在这项研究当中,Tavakoli等[20]还提供了其中15例合并明显神经病变患者的长期跟踪数据。在这个精心设计并认真执行的研究中,研究人员在患者术前以及术后6个月、12个月详细评估他们的神经功能状态,包括神经传导检测、定量感觉试验、皮肤活检、CCM以及角膜敏感性测试[20]。之前评估SPK后周围神经病变的恢复是非常困难的,但是该研究的作者通过CCM作为测量工具,显示患者SPK1年后角膜神经纤维密度、角膜神经分支密度和角膜神经纤维长度明显改善[20]。该研究的最大优势是,同时利用传统方法评估末梢神经功能,在患者术后6个月和12个月随访中,均显示神经功能没有明显改善。

薛春燕等[21]的研究结果显示,利用激光共焦显微镜观察角膜上皮下神经,正常人的角膜上皮下神经较直,分支较少。单纯糖尿病患者与正常人相比,角膜上皮下神经纤维长度无明显差异,但神经纤维曲折度和神经纤维分支密度明显增加(P<0.05)。而糖尿病合并DPN患者角膜上皮下神经纤维长度明显缩短,神经分支密度降低,神经纤维曲折度增加。说明在糖尿病早期,即使患者无任何DPN临床症状、传统检查方法显示神经无明显异常,通过CCM已能观察到角膜神经形态的变化。角膜神经的早期变化主要表现在曲折度以及分支密度上,而一般只有在发生DPN后,神经纤维长度才有显著改变[21]。

三、角膜共焦显微镜技术在DPN诊断方面的优势

与传统神经检查方法相比较,CCM技术的优势在于能直接观察DPN中细小神经纤维的损伤和修复情况,而这些细小神经纤维往往是最先受损也是最先修复的部位,而且与疼痛直接相关。有研究结果显示,1型糖尿病患者小纤维神经和角膜神经的减少先于神经生理学异常出现[22]。CCM对于那些没有临床症状、体征和神经生理学异常的患者也一样适用[23]。因此,CCM在糖尿病周围神经病变早期诊断及治疗效果评价方面比传统检查方法更有优势。这种检查方法是无创性的,在表面麻醉下数分钟就能完成,病人几乎没有痛苦感受。与IENFD相比,CCM在量化神经损伤方面更有优势。已证明应用CCM检测角膜神经纤维密度来评估周围神经病变的灵敏度和特异性分别为0.82和0.52[24]。CCM另一个优点就是操作简单,只要经过简单培训,大部分临床医师均可胜任。通过设计好的自动分析软件,数分钟就能提供检测结果。因此,CCM是一种快速、无创、灵敏度高、可量化、易于操作的DPN检查方法,对比传统检查方法有无可比拟的优势,有望成为DPN的一种新型检查方法。

四、角膜共焦显微镜技术用于DPN诊断存在的问题

目前还有许多重要的问题需要解决。应该指出的是,当下的研究并没有评估IENFD大腿皮肤活检标本[13]、上肢神经传导研究[25]或催汗试验[26],这些测量方法曾被证明在神经病变恢复后,检测结果明显改善。进一步,因为没有其他测量措施同步显示周围神经病变的结果,所以尚不清楚在角膜中看到的神经损伤(或再生)是否与周围神经损伤(或再生)相关。

Ziegler等[27]最近的研究发现,尽管参与该研究的志愿者诊断糖尿病的时间相对较短(2.1±1.8年),而且他们严格控制血糖(HbA1c6.8±1.1%),这些患者在许多检测上还是有异常表现,包括下肢电生理检查、震动、冷感觉阈值以及鸣音比率。角膜神经纤维密度减少2.5%见于21%患者。尽管也有14%患者表现出IENFD的减少,但是他们并不同时表现出角膜神经密度的减少。

有一些统计学数据显示,CCM与IENFD和电生理检测有一定的相关性,但是CCM与定量感觉试验或者自主神经功能试验没有相关性[28]。与此相反,最近也有另外一些研究结果显示角膜神经纤维长度与冷感觉阈值、激光多普勒成像光斑技术以及心率变异性具有高度相关性[29]。显然,只有更多纵向研究才能确定哪些参数与CCM具有相关性。

五、角膜共焦显微镜技术的改变模式

一些国外学者最近使用一种新的角膜成像和定量分析技术能够分析更大面积的角膜,有望提高CCM的效率。未来的研究需要确定CCM参数的改善是否预示着神经病变的传统检查比如临床评价、神经传导速度检测结果的改善。如果CCM与有意义的临床结果无关,那么这种检测措施就不能成为一种有用的临床检测方法。目前的研究对象主要为接受SPK的1型糖尿病患者,未来需要更多的研究来探讨CCM的检测结果与2型糖尿病或者接受其他治疗措施糖尿病患者的相关性,特别是考虑到最近的证据指向1型和2型糖尿病神经病变不同的实体[30],这更需要对CCM的进一步研究和改进。

六、展望

综上所述,CCM有望颠覆传统神经病变检查方法,但是需要更多的大样本研究。这需要更多的临床和基础实验医学工作者付出更多的努力,相信在不久的将来,这项新技术能够得到广泛的推广,为更多的遭受糖尿病周围神经病变的患者带来福音。

参考文献

[1]YangW,LengJ,etal.PrevalenceofdiabetesamongmenandwomeninChina.NEngl[J]Med,2013,362:1090-1101.

[2]PirartJ.[Diabetesmellitusanditsdegenerativecomplications:aprospectivestudyof4,400patientsobservedbetween1947and1973(3rdandlastpart)(author’stransl)].[J]DiabetesMetal2011;3:245—256.

[3]HolmanN,YoungRJ,JeffcoateWJ.VariationintherecordedincidenceofamputationofthelowerlimbinEngland.[J]Diabetologia2012;55:1919—1925.

[4]MartynCN,HughesRA.Epidemiologyofperipheralneuropathy.[J]NeurolNeurosurgPsychiatry2012;62:310—318.

[5]PalumboPJ,ElvebackLR,WhisnantJP.Neurologiccomplicationsofdiabetesmellitus:transientischemicattack,stroke,andperipheralneuropathy.[J]AdvNeurol2012;19:593—601.

[6]CallaghanBC,LittleAA,FeldmanEL,HughesRA.Enhancedglucosecontrolforpreventingandtreatingdiabeticneuropathy.[J]CochraneDatabaseSystRev2012;6:CD007543.

[7]TheDiabetesControlandComplicationsTrialResearchGroup.Theeffectofintensivetreatmentofdiabetesonthedevelopmentandprogressionoflong-termcomplicationsininsulin-dependentdiabetesmellitus.[J]NEnglJMed2013;329:977—986.

[8]RoniM,BrianC.CornealConfocalMicroscopyasaMeasureofDiabeticNeuropathy.[J]Diabetesjournals2013,62:25-26.

[9]DyckPJ,OverlandCJ,LowPA,etal;Clvs.NPhysTrialInvestigators.Signsandsymptomsversusnerveconductionstudiestodiagnosediabeticsensorimotorpolyneuropathy:Clvs.[J]NPhystrial.MuscleNerve2010;42:157—164.

[10]ChengHT,DauchJR,PorzioMT,etal.Increasedaxonalregenerationandswellingsinintraepidermalnervefiberscharacterizepainfulphenotypesofdiabeticneuropathy.[J]Pain2013;14:941—947.

[11]LehtinenJM,NiskanenL,Hyv?nenK,SiitonenO,UusitupaM.Nervefunctionanditsdeterminantsinpatientswithnewly-diagnosedtype2(non-insulin-dependent)diabetesmellitusandincontrolsubjects—a5-yearfollow-up.[J]Diabetologia2011;36:68—72.

[12]SmithAG,RussellJ,FeldmanEL,etal.Lifestyleinterventionforpre-diabeticneuropathy.[J]DiabetesCare2012,29:1294—1299.

[13]PeltierA,SmithAG,RussellJW,etal.Reliabilityofquantitativesudomotoraxonreflextestingandquantitativesensorytestinginneuropathyofimpairedglucoseregulation.[J]MuscleNerve2012;39:529—535.

[14]FreemanR,ChaseKP,RiskMR.Quantitativesensorytestingcannotdifferentiatesimulatedsensorylossfromsensoryneuropathy.[J]Neurology2011;60:465—470.

[15]MarfurtCF,CoxJ,DeekS,etal.Anatomyofthehumancornealinnervation.[J]ExpEyeRes,2011,90:478-492.

[16]AhmedA,BrilV,OrszagA,etal.Detectionofdiabeticsensorimotorpolyneuropathybycornealconfocalmicroscopyintype1diabetes:aconcurrentvaliditystudy.[J]DiabetesCare2012;35:821—828.

[17]RosenbergME,TervoTM,ImmonenIJ,MüllerLJ,Gr?nhagen-RiskaC,

VesaluomaMH.Cornealstructureandsensitivityintype1diabetesmellitus.[J]InvestOphthalmolVisSci2011;41:2915—2921.

[18]TavakoliM,QuattriniC,AbbottC,etal.Cornealconfocalmicroscopy:anovelnoninvasivetesttodiagnoseandstratifytheseverityofhumandiabeticneuropathy.[J]DiabetesCare2010;33:1792—1797.

[19]MehraS,TavakoliM,KallinikosPA,etal.Cornealconfocalmicroscopydetectsearlynerveregenerationafterpancreastransplantationinpatientswithtype1diabetes.[J]DiabetesCare2012;30:2608—2612.

[20]TavakoliM,Mitu-PretorianM,PetropoulosIN,etal.Cornealconfocalmicroscopydetectsearlynerveregenerationindiabeticneuropathyfollowingsimultaneouspancreasandkidneytransplantation.[J]Diabetes2013;62:254—260.

[21]薛春燕,邵加庆,陆成伟,等.角膜激光共焦显微镜对糖尿病周围神经病变的早期诊断.中国糖尿病杂志2010,18(9):679-681.

[22]BreinerA,LovblomLE,PerkinsBA,BrilV.Doestheprevailinghypothesisthatsmall-fiberdysfunctionprecedeslarge-fiberdysfunctionapplytotype1diabeticpatients?DiabetesCare.26February2014[Epubaheadofprint]

[23]PetropoulosIN,AlamU,FadaviH,etal.Rapidautomateddiagnosisofdiabeticperipheralneuropathywithinvivocornealconfocalmicroscopy.[J]InvestOphthalmolVisSci2014;55:2071-2078.

[24]TavakoliM,QuattriniC,AbbottC,etal.Cornealconfocalmicroscopy:anovelnoninvasivetesttodiagnoseandstratifytheseverityofhumandiabeticneuropathy.[J]DiabetesCare,2010,33:1792-1797.

[25]AllenRD,Al-HarbiIS,MorrisJG,etal.Diabeticneuropathyafterpancreastransplantation:determinantsofrecovery.[J]Transplantation2012;63:830—838.

[26]NavarroX,SutherlandDE,KennedyWR.Long-termeffectsofpancreatic

transplantationondiabeticneuropathy.[J]AnnNeurol2011;42:727—736.

[27]ZieglerD,PapanasN,ZhivovA,etal.Earlydetectionofnervefiberlossbycornealconfocalmicroscopyandskinbiopsyinrecentlydiagnosedtype2diabetes.[J]Diabetes2014;63:2454—2463.

[28]RayazA.Malik.Whichtestfordiagnosingearlyhumandiabeticneuropathy?.[J]Diabetes2014;63:2206—2208.

[29]SivaskandarajahGA,HalpernEM,LovblomLE,etal.Structure-functionrelationshipbetweencornealnervesandconventionalsmall-fibertestsintype1diabetes.[J]DiabetesCare2013;36:2748—2755.

[30]CallaghanBC,ChengHT,StablesCL,SmithAL,FeldmanEL.Diabeticneuropathy:clinicalmanifestationsandcurrenttreatments.[J]LancetNeurol2012;11:521—534.