青光眼视神经保护的研究进展

(广西河池市第三人民医院眼科,广西 河池 547000 E-mail：tanqinxiong@163.com)

青光眼是继白内障后的第二位致盲性眼病,它导致视功能损害的病理基础是视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells,RGCS)进行性死亡和视神经纤维丢失。当前我们关心的是如何保护青光眼等眼病的视网膜神经病变,也就是视神经保护问题,笔者就青光眼的神经保护展开阐述。

1 降低眼压

青光眼具有病理性高眼压或视盘灌注不良致视神经损害及视功能障碍的特点。因此治疗青光眼首要考虑的是降低眼压,其降压机制是通过减少房水生成或增加房水的排出。当前局部用于降眼压的药物主要有以下几类：①肾上腺素能受体激动剂,肾上腺素是第一种用于治疗原发性开角性青光眼的拟交感活性药物,常用的药物有可乐定、溴莫尼定等。②肾上腺受体阻滞剂：通过阻断肾上腺和去甲肾上腺素与β受体的结合,减少房水生成和降低眼压,常用的药物有噻吗洛尔(噻吗心安)、倍他心安、贝特舒等。③局部用碳酸酐酶抑制剂,通过减少房水的生成而降低眼压,常用的药物如多佐胺、布林佐胺等。④前列腺素类药物：可以改善青光眼患者视网膜和视乳头血流状况,药物包括0.005%酮拉坦前列腺素、0.003%拜马前列腺素、曲伏前列腺素等。⑤胆碱能受体激动剂：对原发性开角型青光眼主要是收缩睫状体纵行肌,牵拉巩膜突、小梁网,使小梁网打开,促进房水外流,药物有毛果芸香碱等。

2 谷氨酸受体拮抗剂

谷氨酸是中枢神经系统中主要的兴奋性神经递质,它不仅存在于光感受器、双极细胞,还存在于神经节细胞中,在视网膜中垂直传递信息。在缺血缺氧的条件下,神经元释放谷氨酸增多,高浓度的谷氨酸过度刺激其对应的受体,受体过度活化,通过渗透性损伤,自由基损害及酸中毒等因素相互作用,导致视网膜神经细胞最终死亡。细胞外谷氨酸浓度异常升高,其主要的来源是：①高眼压作用于细胞体造成受损细胞的细胞膜通透性增加;②Muller细胞在高压眼缺血缺氧时受损,消除谷氨酸的能力下降;③死亡细胞崩解时溢出大量的谷氨酸[1]。美金胺作为低亲和力的通道开放式非竞争N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体拮抗剂,可阻滞谷氨酸的毒性作用,对视神经起到保护作用。王玲等[2]应用原位缺口末端标记法(T UNEL)染色发现高眼压后出现GGCS为主的细胞凋亡,Caspase-3阳性细胞的表达同时证明了高眼压中存在着凋亡的发生。经美金胺治疗后,治疗组的凋亡细胞及Caspase-3阳性细胞明显低于对照组,由此推断,美金胺对视神经的保护可能是通过抑制细胞凋亡来实现的。

3 预防一氧化氮(NO)中毒

NO作为一个自由基团,参与了许多疾病的病理生理机制。它在3种一氧化氮合酶(NOS)异构体nNOS、eNOS、iNOS催化下,由L-精氨酸生成,具有很强的神经毒性。过量的NO会导致视网膜细胞的死亡及凋亡。这是因为NO和超氧阴离子基因结合成ONOO-,它是一种强氧化剂,能破坏正常的细胞功能,如减少细胞膜的流动性,促使 DNA断裂、耗尽三磷酸腺苷(ATP)等。一些NOS抑制剂能保护缺血和兴奋性介导的神经元损伤。杨新光等[3]实验发现,在高眼压视网膜缺血-再灌注损伤中,视网膜 nNOS、eNOS、iNOS呈高表达,其中 nNOS主要在神经节细胞层、神经节纤维层、内丛状层、外丛状层、色素细胞层高浓度表达;eNOS主要在色素细胞层、脉络膜层、神经节细胞层、神经节纤维层高浓度表达;iNOS主要在神经节细胞层、神经纤维层、内界膜层表面高浓度表达。在注射NOS抑制剂L-NAME后,视网膜神经节细胞、胶质细胞 nNOS、eNOS呈阴性表达,提示 L-NAME通过抑制nNOS、eNOS的活性,对高眼压缺血-再灌注视网膜损伤产生保护作用。

4 钙通道阻滞剂

钙通道阻滞剂系一类具有选择性阻滞剂Ca2+经细胞膜上钙通道进入细胞的药物,这类药物不仅广泛运用于心脑血管疾病,而且近年来发现其具有延缓青光眼视功能损害的作用。眼压升高,导致视网膜中央动脉灌注阻力增加,视网膜神经细胞缺血缺氧,细胞膜受损,钙通道开放,更多钙离子自细胞外流入细胞内,此时视网膜细胞Ca2+超负荷,导致视网膜损伤。钙通道阻滞剂通过抑制Ca2+通道和细胞内Ca2+释放来阻断兴奋性氨基酸介导的毒性,同时还能抑制自由基,增加血流,稳定细胞膜,因而减轻视网膜的损伤。实验发现[4],高眼压使视网膜的Ca2+含量增加,随着时间逐渐延长,线粒体肿胀明显,线粒体内钙沉积也逐渐增多。经异搏定治疗后,用磷酸盐-焦锑磷酸盐法检测。在高眼压的早期,异搏定通过关闭大量的钙通道,减少细胞内Ca2+的内流,最终阻止细胞内激动Ca2+增加或阻止激动Ca2+和胞内钙受体结合,减少了细胞内Ca2+的超载,对视网膜损伤有保护作用。视网膜神经节细胞的减少是青光眼病理损害的基础,神经节细胞的减少即细胞的凋亡及死亡。Caspase-3是Caspase家族中的一种,是细胞凋亡的特异性标志。李国栋等[5]研究发现,缺血再灌注后,Caspase-3表达增加就会出现视网膜细胞凋零的增加,即Caspase-3与细胞凋亡密切相关。实验发现,异搏定对视网膜内光感受器细胞层Caspase-3的抑制率平均为33.6%,对视网膜细胞凋亡的抑制率为42.3%,Caspase-3的光密度与细胞凋亡出现直线相关关系。异搏定通过抑制Caspase-3的表达,从而抑制再灌注后细胞凋亡的发生,改善视网膜。

5 神经营养因子

神经营养因子主要由大脑释放,与维持神经系统的生存和生长有关。神经营养因子家族主要包括：成纤维细胞生长因子(FGF)、睫状神经营养因子(CNTF)、神经生长因子、脑源性神经营养因子(BDNF)等。神经营养因子对神经系统的生物学作用大概可以概括为两方面：其一是神经营养因子可促进神经细胞的存活率;其二是促进神经突起的生长能力。睫状神经营养因子是从小鸡眼的提取物中分离出来的一种酸性蛋白质,因此能促进鸡胚睫状神经元的存活而得名。它被认为是唯一能促进RGCs存活及轴突再生的双重作用的神经营养因子[6]。实验发现[7],视网膜损伤14天后,光镜检查发现,视网膜节细胞层的RGCs数量明显减少,细胞变薄萎缩,RGCs神经纤维层明显变薄萎缩;TUNEL显示凋亡RGCs随视神经损伤时间延长而变化,损伤14天后仍见部分凋亡的RGCs。经玻璃体腔内注射外源性CNTF,伤后 3、7、14天治疗组凋亡的 RGCs数明显比实验组减少,与光镜下观察的结果基本一致。说明,应用外源性CNTF对视神经损伤后RGCs起到保护作用,可减少RGCs的凋亡,促进视神经长时间的修复再生。武劲圆等[8]采用前房灌注制成大鼠急性高眼压模型,通过计算机图像分析技术对视神经轴突进行定量测量,结果发现经CNTF治疗1周后,视神经轴突面积占视神经横截面积百分比明显增加,证实了CNTF在急性视网膜缺血时对神经元的保护作用。有报道[9],视神经损伤后,视神经组织可能通过应激增加睫状神经营养因子受体(CNTFR)的mRNA的表达,而在神经剪断桥连坐骨神经后,由于再生微生物的改变,早期的CNTFR mRNA的表达明显增加,由此推断,视神经受损后,可通过提高内源性CNTFR来应答轴索损伤,促进轴突再生,修复视神经。

6 热休克蛋白(HSP)

HSP又称为应激蛋白,是机体细胞在一些理化因素的刺激下高效表达的一种蛋白质,广泛存在于生物体内细胞。它属于内源性神经营养因子,按分子量来分类,主要有HSP 70、HSP 90、HSP 60以及小分子HSP,其中诱导性HSP分子量为72kda,故又称之为HSP72,在非应激状态下没有表达,后者仅微量表达,在细胞受损应激过程中,发挥细胞保护、修复作用,被称之为“损伤/修复蛋白”。卿国平等[10]采用前房内灌注平衡盐溶液制作大鼠急性高眼压型 RGC损伤模型,同时采用热休克反应或腹腔内注射硫酸锌等方法在RGCs中诱导HSP72产生,观察HSP72表达以后,模型鼠RGC密度改变情况。结果发现RGCs受到机械性损伤、缺血性损伤等处理后,机体蛋白代谢紊乱,细胞处于应激状态。经热休克处理,或者硫酸锌注射后,模型组大鼠RGCs中HSP72表达增加,提高了RGCs的自我修复能力,存活率上升,显示出HSP72对急性高眼压性RGCs损伤的保护作用。同时实验也证实[11],HSP72主要在神经节细胞层表达,在内核层亦见到微弱的表达,表明其与保护神经元功能有关;同时实验显示通过诱导HSP72的产生可减轻病理性细胞凋亡的发生,说明HSP72具有对抗细胞凋亡的作用,这种作用可能与应激激活蛋白激酶(C-jun氨基末端激酸,JNKS)、Caspase及促凋亡基因wt-P53、Bax等有关。HSP27又名HSPB1,是小分子HSP的亚群,其主要作用是蛋白质的聚集,抵抗各种应激反应。吕红彬等[12]采用水下电凝器电凝鼠虹膜表面至少3组静脉及角膜周围血管,减少房水静脉回流,观察了眼压因素对HSP27的影响。结果发现,视网膜中的HSP27阳性表达主要在视网膜神经节细胞的胞浆内及神经纤维中,HSP阳性表达随着眼压升高的持续时间延长而逐渐增强,因此认为内源性HSP27对青光眼的视神经保护可能是通过增强HSP27在视网膜神经节细胞中的表达来实现的。李燕等[13]采用Northern印迹实验方法从mRNA水平上证明了HSP27的mRNA水平与伪手术组比较平均增高了250%,因此推测其与高眼压状态下视网膜神经节退变关系密切。

7 自由基清除剂

一般来说,自由基通过4种途径损害机体：①核糖亚链断裂;②蛋白多肽链断裂;③脂质过氧化作用;④能量代谢障碍[14]。视网膜神经节细胞富含不饱和脂肪酸,易受到自由基的攻击,同时自由基可促使兴奋性毒素的释放,两者共同作用对细胞有毒性,引起RGCs的凋亡。常用的药物有过氧化氢酶,超氧化物歧化酶等内源性酶系统,维生素C、维生素E等。

8 基因治疗

基因治疗是将外源性正常基因导入人体靶细胞以纠正或弥补外源性基因制造的产物发挥治疗作用,达到治疗疾病的新生物技术。一些营养因子如CNTF、脑源性神经营养因子(BDNF)、核转录因子(NF)4/5等通过转基因,使这些因子在体内按生理所需持续释放,促进受损的RGCs的存活及再生。生长抑制因子包括：髓磷相关糖蛋白(myeline associated glycoprotein,MAG)、髓磷脂蛋白(Nogo)、少突细胞髓磷脂糖蛋白(oligodendrocyte myline glycoprotein,OMgp)通过共同的受体Nogo receptor(NgR),激活下游的Rho/ROCK信号途径,抑制轴突的再生,表达这些蛋白的基因也是干预治疗的对象。然而基因治疗要在临床上开展,必须克服两大技术难题：其一是某些眼科动物模型难以成活,在技术上尚未突破或费用昂贵;其二是转染靶细胞所需数量及形态学改变难以预测[15]。

总之,青光眼的神经损伤机制是非常复杂的。青光眼的治疗应从整体出发,在考虑降低眼压的同时,还必须综合考虑其他因素,选择性进行神经保护,希望通过视神经保护,以达到改善及治疗青光眼目的。

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