Science Focus (Issue 33)

你曾在看電影、切洋蔥,或是有灰塵跑進眼睛時流過 淚嗎?眼淚並不僅是鹽水:它是成分複雜的體液,能保護 你的眼睛,當中包含代謝物、電解質、葡萄糖、氧,以及多 達 1,500 種蛋白質,含量最高的蛋白質與消炎和抗菌息息 相關 [1, 2]。淚液在保護和潤滑眼球表面上扮演至關重要 的角色,甚至能讓你窺探自己的健康狀況。現在就讓我們 揭開淚水的科學面紗吧! 淚水由甚麼構成? 首先,淚水可分為三類。「基礎眼淚」每分每刻都在保 護眼睛及保持眼睛潤澤,而眼睛受塵埃或煙霧等刺激物刺 激時會分泌「反射眼淚」,也會在悲傷、憤怒和喜悅等強烈 情緒下分泌「情感眼淚」[1]。由於情感眼淚含有在其他眼 淚中沒有發現的蛋白質和激素,有科學家猜測它能夠提供 情感上的舒緩,儘管目前證據尚未能對此作出定論 [3]。 你有想過眼淚為何能停留在眼球表面嗎?每當我們眨 眼,就能使稱為「淚膜」的淚液層均勻地分佈在眼球表面。 淚膜不是單層水溶液,而是由底層的黏液層、中間的水性 層和外層的脂質層這三層組成 [1]。底層的黏液層將中間 的水性層固定在本為疏水的角膜表面。水性層對潤滑和保 護眼球表面非常重要,皆因它能沖走毒素和碎屑。外層的 脂質層則能降低淚液蒸發的速度,從而維持淚膜的厚度。 只有具備這些結構,淚膜才能牢固地附著在眼球表面。 淚液分泌是受嚴密調控的過程 [4],當角膜和結膜的 感覺傳入神經偵測到乾燥和刺激物時 [5],它們會向與淚 腺(圖一)連接的傳出副交感神經和交感神經發出信號, 使淚腺分泌電解質、水分和蛋白質至眼球表面 [4]。這些輸 入信號可進一步被大腦的淚腺核調節,淚腺核會整合來自 其他中樞的信號,包括情感輸入等,進而產生強度有別的 輸出。換言之,經整合後強度較高的輸入能使淚腺分泌更 多淚液,這解釋了為甚麼在情緒激動時眼淚會不斷流淌, 以及在受到環境刺激時,眼睛能分泌大量淚水沖走有害物 質。事實上,低水平的神經刺激就足以產生基礎淚液以維 持淚膜的正常厚度。 人工淚液 眼乾所帶來的不適令人困擾,常見原因包括長時間使 用電腦造成的眼睛疲勞,受某些疾病影響,或身處煙霧 或大風中 [6]。 為了緩解不適,使用稱為「人工淚液」的滋潤眼藥水 可能會有幫助 [7]。大多數人工淚液都由含有增稠劑的水 溶液組成,以增強潤滑效果並延長其在眼球上的停留時 間,添加的增稠劑可以是羧甲基纖維素、玻尿酸、羥丙基 瓜爾膠或聚乙二醇等。天然淚液是非牛頓流體,黏度會 隨每次眨眼暫時降低,以保護眼球表面。由於玻尿酸在物 理特性上與天然淚液相似,因此科學家正對其進行深入 研究,未來有望成為較廣為使用的增稠劑。人工淚液的其 他成分還包括電解質、pH 緩衝劑、抗氧化劑和防腐劑。 值得提及的是,這類水性人工淚液是透過補充淚膜 中的水性層發揮作用,然而脂質類眼藥水亦變得日益普 及,因為它們能針對補充淚膜外層的脂質層,緩解因瞼板 腺(圖一)無法正常分泌脂質而引起的乾眼症狀 [7]。 眼淚的秘密:淚液於疾病篩檢與健康分析中的應用 作為能以簡單、非侵入性方式收集的周邊體液,科學 家正研究採用淚液作疾病篩檢用途。透過分析淚液成分, 我們可以藉由量化當中的生物標記(即與特定疾病相關 的生物分子)來診斷疾病。科學家正探索此技術在各種 疾病中的臨床應用,涵蓋乾眼症和過敏性結膜炎,以至阿 茲海默症等神經系統疾病。 譬如在因水性淚液分泌不足而引發的乾眼症中,身體 會透過合成並釋放促炎性細胞因子引起發炎。多項報告 因此指出,IL-6、IL-8 和 IL-17 這三種促炎性細胞因子就 可能成為診斷淚液生成不足型乾眼症的生物標記 [8]。 如果淚液測試發展順利,亦可能有助診斷另一種眼疾: 過敏性結膜炎。第四型過敏性結膜炎與長期接觸致敏原 有關,但在臨床診斷上常被誤診為季節性的第一型。以快 速測試量度淚液中免疫球蛋白E(IgE)的含量,就能可 靠地區分這兩種亞型,因為低 IgE 水平是第四型過敏性 結膜炎的特徵。此測試將有助醫生為患者處方適當的藥 物 [9]。 非侵入性的淚液測試亦可能成為各種神經系統疾病 的簡易篩檢方法,因為在一些疾病中,腦脊髓液中生物 標記含量上升的情況,亦出現在淚液中。舉例說,腫瘤 壞死因子 α 和 α1 抗胰凝乳蛋白酶就分別是柏金遜症和 圖一 淚腺與瞼板腺

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