４  胶原的生物力学及其与近视的关系

    胶原纤维对人体组织有增强作用，在拉伸时，这些纤维既强又硬，约有１００ ＭＰａ的断裂强度。胶原存在于围绕细胞的细胞外基质中，细胞对组织的活性起着关键作用，但细胞在力学性能上很弱，细胞外基质对组织的强度起着关键作用，其中胶原纤维具有拉伸增强作用，当胶原纤维排列方向与外加应力方向相近时，这些外加的力将被纤维中的恢复应力所抵抗［１9］。

    胶原纤维也对组织的韧性起作用，当材料被损伤时，韧性是一种抵抗应力的能力。断裂一般开始发生于细胞外基质中较弱的胶体内，往往不沿组织传播，这正是由于具有较高强度的胶原纤维使其转向［20］。

    胶原纤维为黏弹性体，有明显的滞后、应力松弛特性，很小的应变就会引起很高的应力，刚性很强。在拉伸实验中，胶原纤维开始稍有伸长，随着载荷增加，其强度迅速增大直至到达屈服点，其后发生非弹性变形。正常情况下，胶原纤维的变形范围为６％~８％，破坏时最大应变只有１０％~１５％，故其韧性大，抗张力强。胶原纤维的力学特性以其正常结构为物质基础。形成胶原纤维的任一环节发生改变都可引起胶原合成减少或结构变异，从而引起胶原纤维的力学特性发生异常。

    器官的生物力学特性取决于它的组织结构，如胶原纤维、弹性纤维、蛋白多糖、实质细胞的多少及空间排列情况。生理情况下，各器官胶原纤维排列方式不同，但其排列方式均与器官功能相适应。在生长发育、创伤修复和某些病理过程中，由于应力的变化，胶原纤维的合成与聚合发生适应性改变，包括数量和直径变化、各型胶原含量变化和空间排列的重建，从而引起器官力学性质变化。总之，胶原纤维的多少、粗细、排列直接影响器官的力学性质；反之，器官力学性质的改变对胶原纤维的形成也有调节作用［21］。

    虽然鸟类与哺乳动物巩膜在解剖上不同，但在实验性近视眼中，二者细胞外基质合成增加，伴蛋白水解酶活性变化，导致Ⅰ型胶原纤维的重塑，其强度改变使巩膜扩张性受到影响。在树鼠长期诱导性近视眼，后部巩膜小直径胶原纤维数量有增长，与人眼结果一致，小直径纤维可降低组织紧张度，使巩膜基质对内在力学压力（眼内压）的抵抗力降低，进而减弱巩膜的生物力学，这可能是近视眼屈光不正变化与后葡萄肿形成的原因［22］。

    ５  后巩膜加固术后胶原变化

    作为针对病理性近视病因进行治疗的后巩膜加固术，是在巩膜变薄的部分，用不同种类的加固材料对其加固，增强这一部位球壁，防止眼轴进一步延长，保护已损害的视网膜、脉络膜，以达到稳定屈光度、阻止视功能进一步恶化的目的。术后胶原变化从以下两方面阐述：

    ５.１  胶原产生及替换

    加固术本身及加固条带均可造成宿主局部损伤，进而引起伤口炎症反应，当急性炎症反应消退后形成肉芽组织，这些肉芽组织围绕植入物形成纤维囊，包括毛细血管、成纤维细胞、慢性炎细胞等，其中成纤维细胞分泌胶原，胶原在组织内沉积，随时间进展，胶原与组织功能相适应，Ⅰ型胶原替代Ⅲ型胶原，而后胶原沉积逐渐减少，达到稳态，此时排斥反应最小。Ⅰ型胶原是致密纤维组织中最主要的间质胶原，胶原粗大，排列整齐，强度大，抗张力强，适于牵拉变形，吸收传递应力；Ⅲ型胶原纤维细小，呈网状，抗张力弱，被认为是一种伤后的初期胶原。Ⅰ型胶原替代Ⅲ型胶原后，组织抗张力增大，对眼内压的抵抗力增强。

    加固物周围纤维囊形成是机体对异体的生物学反应，不能被消除，其最终的平衡状态以纤维囊基质内Ⅰ型胶原代替Ⅲ型胶原为特征。不同加固条带术后Ⅰ型胶原替换Ⅲ型胶原的比例各不相同：多孔加固材料允许细胞长入，增加了植入物的稳定性，其周纤维囊的胶原为Ⅰ型，无Ⅲ型；而固体加固条带基本无细胞长入，在术后的很长时间内可在囊壁内进行微小运动，术后纤维囊的胶原主为Ⅰ型，仍有少量Ⅲ型，成纤维细胞继续进行胶原沉积，故多孔条带稳定性大于固体条带，能更早达到稳态［２3，２4］。

    ５.２  胶原重建与伤口愈合

    后巩膜加固术后，新生成的胶原原纤维直径小，胶原原纤维及纤维细胞呈无定向、杂乱无章的随机排列，组织抗张力低，随时间延长，原纤维直径增加，排列趋于平行应力方向，变得有组织条理性，因氢键形成及分子间共价连接更加稳定，原纤维集结成胶原纤维，胶原密度升高，纤维对酶的抵抗力增强，纤维间交叉连接成熟，这一过程称为胶原的重建。重建后的组织张力强度增大。在此过程中，力学刺激起了重要作用。在缺少张力时，再生组织可长期保持随机排列的外观，当功能活动恢复及轴性张力开始起作用时，胶原纤维会加快沿张力的应力线重新排列，组织排序具一定条理性后就能承受更大张力负荷，此张力再对胶原排列及组织重塑起任用，如此循环，直至组织恢复接近正常的结构［２5］。

    ６  结语

    因胶原在病理性近视的产生、发展中起到了重要作用，有关胶原的研究也不断深入，但仍有许多问题待解决：胶原与其他细胞外基质间如何协调作用控制巩膜生长？巩膜功能受胶原含量及胶原亚型变化的双重影响，后巩膜加固术后各型胶原的变化规律是什么？除免疫组化法、偏振光显微镜法可定性区分胶原亚型外，有无精确定量测定各型胶原的实验方法等。随着相关研究的进展，人们对近视胶原的认识必将更加全面，从而对如何预防近视、如何阻止近视进展起到积极作用。

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