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研究背景:基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases,MMPs）在圆锥角膜基质降解和变薄过程中起关键性作用。角膜交联（corneal crossl inking,CXL）可引起角膜上皮细胞的损伤修复,基质细胞凋亡、增殖和移行。角膜中MMPs主要是由角膜上皮细胞、角膜基质细胞分泌;并且有交联后角膜溶解的个案报道。推测CXL可能对角膜中MMPs的合成和分泌产生影响;去上皮CXL具有术后疼痛、感染风险、恢复时间长等缺点。保留上皮的离子导入角膜交联（iontophoresis-assisted corneal crossl inking,l-CXL）成为当前研究热点,以蒸馏水为溶剂的核黄素溶液I-CXL可获得接近于标准的去上皮角膜交联（standard epithelium-off corneal crosslinking,S-CXL）的基质核黄素浓度,但其临床效果如何研究较少。目的:观测CXL后基质内MMPs含量的变化,进一步探讨CXL后角膜的病理生理过程;评估应用0.1%核黄素蒸馏水溶液的I-CXL治疗进展期圆锥角膜的安全性和有效性。材料与方法:1.兔42只（42眼）,随机分为7组,1组为对照组,其余6组行CXL治疗,分别于治疗后3、7、15、30、90、180天,用平行反应监测技术（parallel reaction monitoring,PRM）技术检测角膜基质内MMPs含量。2.进展期圆锥角膜患者75例（94眼）,应用0.1%核黄素蒸馏水溶液行l-CXL治疗,术前及术后1、3、6、12和24个月,行最佳矫正视力（best corrected visual acuity,BCVA）、裂隙灯、Pentacam眼前节分析仪、前节光学相干断层扫描（anterior segment optical coherence tomography,AS-OCT）、内皮细胞密度（endothelial cell density,ECD）和眼内压（intraocular pressure,IOP）检查。3.青少年进展期圆锥角膜患者（≤18岁）12例（15眼）,应用0.1%核黄素蒸馏水溶液行l-CXL治疗,术前及术后1、3、6 和 12 个月,行裸眼视力（uncorrected visual acuity,UCVA）、BCVA、Pentacam眼前节分析仪、IOP、ECD、裂隙灯检查。4.进展期圆锥角膜连续性病例85例（110眼）,其中21例（25眼）行S-CXL,14例（22眼）行0.1%核黄素乳酸钠林格液I-CXL,50例（63眼）行0.1%核黄素蒸馏水溶液l-CXL,术前及术后3、6、12个月应用Pentacam眼前节分析仪检查TCT。结果:1.术前及术后3、7、15、30、90、180天,兔角膜基质内MMP-2含量分别为 0.76±0.07,2.78±1.39,4.12±0.69,2.00±0.29,2.00±0.30,1.22±0.18,1.35±0.18（10-9mol/g）;基质金属蛋白酶组织抑制剂-1（tissue inhibitor of metalloproteinase,TIMP-1）含量分别为 1.83±0.26,7.94±0.58,6.95±2.64,3.81±0.48,3.07±0.92,1.72±0.19,1.69±0.74（10-9mol/g）;MMP-2/TIMP-1 比率分别为 0.42±0.33,0.36±0.20,0.62±0.10,0.54±0.15,0.68±0.13,0.71±0.10,0.68±0.09。CXL后,兔角膜基质内MMP-2和TIMP-1均先升高,后下降,术后180天时,MMP-2仍显著高于术前,而TIMP-1在术后90天时已恢复到术前水平。MMP-2/TIMP-1比率持续显著高于术前。MMP-1、-3、-7、-9、-13、和TIMP-2均未检出。2.术后6个月,BCVA显著提高,在随后的观察期内进一步提高。术后3、6、12、24 个月,角膜平坦 K 值（corneal dioptric power in the flattest meridian,K1）、陡峭 K 值（corneal dioptric power in the steepest meridian,K2）和平均K 值（meankeratometryvalues,Kmean）显著降低。术后 1 个月,最大 K 值（maximum keratometryvalues,Kmax）显著降低,并且在整个随访期间持续低于基线水平。术后6个月,表面变异指数（index of surface variance,ISV）显著降低,并且持续降低。术后24个月,中央圆锥角膜指数（central keratoconus index,CKI）显著降低。术后1个月,最小曲率半径（minimun radius of curvature,Rmin）显著升高,并且持续升高。其他形态参数和角膜散光在整个随访期间保持稳定。术后1个月,最薄角膜厚度（thinnest-point corneal thickness,TCT）显著降低,然后逐渐增加,但术后24个月时仍未恢复至术前水平。IOP和ECD无显著变化。术后1个月,83.1%患眼观察到基质分界线,平均深度为298.95 ± 51.97 μm,随时间推移逐渐消退。1个病例需要重复治疗。3.术后1年,视力、角膜曲率、角膜散光度数、ECD、IOP 均无明显变化（P>0.05）。TCT 从 468.08 ± 33.40 下降到 447.46 ±40.20（t = 4.379,P=0.001）,差异有统计学意义。4.术后3、6、12个月,TCT与术前的差值,S-CXL组分别是（-14.93±27.16）μm、（-31.94±22.89）μm、（-27.71 ±26.01）μm;I-CXLa组分别是（-20.14±19.09）μm、（-10.10±24.28）μm、（-7.11±22.26）μm;I-CXLb组分别是（-28.08±26.14）μm、（-21.08±25.62）μm、（-15.91±19.19）μm。术后3个月时,三组TCT减小量差异没有统计学意义（F = 1.704,P = 0.188）;术后6和12个月时,S-CXL和l-CXLa比较差异有统计学意义（P<0.05）,I-CXLb和S-CXL、l-CXLb和I-CXLa比较差异均无统计学意义（P>0.05）。结论:1.CXL引起兔角膜基质内MMP-2和TIMP-1含量的变化,MMP-2/TIMP-1比率持续升高,表明MMP-2参与了 CXL后角膜的病理生理过程。2.应用0.1%核黄素蒸馏水溶液的l-CXL可以在24个月内阻止圆锥角膜进展,并且改善视力和角膜地形图学参数。而且,术后角膜基质分界线的深度和比例接近于以前报道的S-CXL方案。3.应用0.1%核黄素蒸馏水溶液的I-CXL治疗青少年进展期圆锥角膜安全、有效,术后1年内能够有效阻止青少年圆锥角膜病情恶化。4.圆锥角膜CXL术后TCT减小量可能反映了交联强度的大小。应用0.1%核黄素蒸馏水溶液的I-CXL的临床效果可能接近于S-CXL。