淚之科學

By Daria Zaitseva

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。

圖一  淚腺與瞼板腺

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多發性硬化症在淚液中可被觀察到含量上升的生物標記 [10]；科學家也正努力尋找阿茲海默症的可靠生物標記。如果淚液篩檢測試最終能成功開發並推出市場，我們將能在社區進行大規模篩檢，始終早期診斷和治療能改善患者及照顧者的生活質素 [11]。

在使用淚液的醫療裝置方面，最近一項研究提出糖尿病患者透過智能隱形眼鏡監測淚液葡萄糖水平的可能性 [12]。以往以淚液代替血液量度葡萄糖水平的挑戰在於淚液採集方法，使用傳統的單次淚液採集方法（如濾紙條和毛細管條等）總會刺激眼睛分泌反射眼淚，干擾量度結果。透過在軟式隱形眼鏡中嵌入天線、葡萄糖感測器和NFC晶片，研究團隊能夠持續監測基礎眼淚中的葡萄糖水平，並能實時將數據傳輸至行動裝置。

儘管淚液可能含有一系列能揭示我們健康狀況的生物標記，但在相關技術進入臨床應用之前仍有很長的路要走。隨著科學家更努力去尋找生物標記和研發更先進的醫療裝置，淚液有一天將能成為反映我們健康狀況的有力指標。

參考資料

[1] Chang, A. Y., & Purt, B. (2023, June 5). Biochemistry, Tear Film. StatPearls. StatPearls Publishing.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK572136/

[2] Vera-Montecinos, A., Pardo, C. C., Hernández, M., Saldivia, P., Nourdin, G., Elizondo-Vega, R., Sánchez, E., Amulef, S., Koch, E., Vargas, C., & Oyarce, K. (2025). High throughput tear proteomics with data independent acquisition enables biomarker discovery in allergic conditions. Scientific reports, 15(1), 31181. https://doi.org/10.1038/s41598-025-17105-y

[3] Collier, L. (2014, February). Why we cry. Monitor on Psychology, 45(2), 47. https://www.apa.org/monitor/2014/02/cry

[4] Dartt, D. A. (2009). Neural regulation of lacrimal gland secretory processes: Relevance in dry eye diseases. Progress in Retinal and Eye Research, 28(3), 155–177. https://doi.org/10.1016/j.preteyeres.2009.04.003

[5] Meng, I. D., & Kurose, M. (2013). The role of corneal afferent neurons in regulating tears under normal and dry eye conditions. Experimental Eye Research, 117, 79–87. https://doi.org/10.1016/j.exer.2013.08.011

[6] Pagan-Duran, B. (2022, February 9). Lubricating Eye Drops for Dry Eyes. EyeSmart, American Academy of Ophthalmology. https://www.aao.org/eye-health/treatments/lubricating-eye-drops

[7] Semp, D. A., Beeson, D., Sheppard, A. L., Dutta, D., & Wolffsohn, J. S. (2023). Artificial Tears: A Systematic Review. Clinical Optometry, 15, 9–27. https://doi.org/10.2147/OPTO.S350185

[8] Fong, P. Y., Shih, K. C., Lam, P. Y., Chan, T. C. Y., Jhanji, V., & Tong, L. (2019). Role of tear film biomarkers in the diagnosis and management of dry eye disease. Taiwan Journal of Ophthalmology, 9(3), 150–159. https://doi.org/10.4103/tjo.tjo_56_19

[9] Shang, X., Zhang, Y., Luo, S., Liu, M., Li, H., Fang, X., Xie, Z., Xiao, X., Yang, Z., Lin, Y., & Wu, H. (2025). Tear IgE point-of-care testing for differentiating type I and type IV allergic conjunctivitis. Frontiers in Medicine, 12. https://doi.org/10.3389/fmed.2025.1577656

[10] Gijs, M., Ramakers, I. H. G. B., Visser, P. J., Verhey, F. R. J., van de Waarenburg, M. P. H., Schalkwijk, C. G., Nuijts, R. M. M. A., & Webers, C. A. B. (2021). Association of tear fluid amyloid and tau levels with disease severity and neurodegeneration. Scientific Reports, 11(1), 22675. https://doi.org/10.1038/s41598-021-01993-x

[11] Kalló, G., Emri, M., Varga, Z., Ujhelyi, B., Tőzsér, J., Csutak, A., & Csősz, É. (2016). Changes in the Chemical Barrier Composition of Tears in Alzheimer's Disease Reveal Potential Tear Diagnostic Biomarkers. PLoS one, 11(6), e0158000. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0158000

[12] Park, W., Seo, H., Kim, J., Hong, Y., Song, H., Joo, B. J., Kim, S., Kim, E., Yae, C., Kim, J., Jin, J., Kim, J., Lee, Y., Kim, J., Kim, H. K., & Park, J. (2024). In-depth correlation analysis between tear glucose and blood glucose using a wireless smart contact lens. Nature Communications, 15(1), 2828. https://doi.org/10.1038/s41467-024-47123-9

[13] Fisher, R. (n.d.). The Topography of Tears. https://rose-lynnfisher.com/tears.html