视网膜光损伤发生机制及治疗的研究进展

彭 华 董 玉

（云南中医学院第一附属医院，昆明650021）

视网膜光损伤发生机制及治疗的研究进展

彭 华 董 玉

（云南中医学院第一附属医院，昆明650021）

视网膜光损伤；发生机制

视网膜是接受光能、产生视觉的重要组织结构，光的刺激是其产生视觉的重要基础，如果光强度或光照时间等超过了视网膜的承受力，会造成视网膜损伤。视网膜光损伤早在柏拉图时代就已提出，近年来，随着眼科光学诊疗器械和显微手术应用的增多，各种器械光源所致视网膜损伤越来越引起人们的注意，特别是光损伤的病理过程与年龄相关性黄斑变性及视网膜色素变性有许多相似之处，因此对视网膜光损伤的深入研究有着重要的临床和理论价值。本文从其机制及治疗方法作一综述。

1 视网膜光损伤的机制

近30年来，许多学者利用各种实验动物进行了大量视网膜光损伤机制的研究，视网膜光损伤的成因至少包括3个方面［1］，即机械损伤、热损伤和光化学损伤，机械损伤是组织在极短的时间内接受强光照射使组织在光子的冲击下发生瞬间的变化；热损伤是高能量被组织吸收转化为热能，使局部组织内的温度升高，超出体温一定限度时，组织内各种蛋白质成分发生变性凝固；光化学损伤是由不引起明显温度升高的、低能量的、相对较长时间的光照所引起视网膜组织的病理变化。其中光化学损伤起着非常重要的作用，光的机械损伤作用小，光的热效应在自然环境中多不致引起不可逆的视网膜损伤［2］。目前认为光化学作用可能通过以下途径引起视网膜的损伤。

1.1 自由基及脂质过氧化物介导的损伤Noell最先提出脂质过氧化在视网膜光损伤中起着重要的作用。前期研究表明，视网膜的光损伤是光照激发产生自由基引起组织发生过氧化的结果。光感受细胞的外段体内含长链不饱和脂肪酸量最高，具有易受自由基攻击的亚甲基结构，对过氧化反应最为敏感，易与OH反应形成脂质自由基，并攻击其它不饱和脂肪酸引起连锁反应；光感受细胞内段富含线粒体，对氧的需要很大，在正常时氧从脉络膜毛细血管，通过Bruch氏膜、RPE及光感受细胞外段向内层扩散，使光感受细胞外段处于一高张氧的环境中，当光子被视紫红质吸收时，则可激发电离，产生自由基，从而使核膜、盘膜、线粒体膜和内质网膜内的脂类发生过氧化，导致膜中蛋白质、酶和磷脂交联失活，使膜的流动性、通透性改变而受到不可逆的损害，严重者导致生物膜溶解和细胞凋亡，造成视网膜组织的光性损伤。正常情况下，机体内自由基的产生与清除处于动态平衡，如果受各种因素的影响平衡被破坏，将对机体造成损害。研究表明，视网膜各层细胞内均存在清除自由基的天然保护系统，包括抗过氧化物酶和自然抗氧化剂，它们可以通过各种化学反应而终止自由基链反应，从而清除有害自由基，防止组织破坏。张文华等［3］通过小鼠造模前后视网膜匀浆中超氧化物岐化酶（SOD）活力与丙二醛（MDA）含量的测定探讨视网膜紫外线光损伤中MDA和SOD的作用，结果提示慢性紫外线光损伤与脂质过氧化及自由基的产生有关。

1.2 视紫红质介导的损伤20年前，Organisciak等［4］研究表明，导致光损伤的光谱与视紫红质的吸收光谱一致，经过充分暗适应的动物对光损伤的敏感性较自然光昼夜周期下生活的动物要高，视网膜光损伤后的形态学改变与残存的视紫红质含量相对应，说明视紫红质在视网膜内的含量与视网膜对光损伤的易感性密切相关。因此认为视紫红质在视网膜光化学损伤中起着重要的作用。Ham等［5］在猴及大鼠的光损伤实验中发现，在一定的范围内，随着波长的变短，视网膜光损伤的易感性增加，并指出，当视网膜受光能量低，视紫红质存在时，光损伤的作用光谱对视紫红质起作用，而当视网膜上受光能量高时，视紫红质处于漂白状态，这时的光损伤作用光谱并不与视紫红质吸收峰的特征相符。但近年来，通过比较视色素的吸收光谱与光性视网膜损伤的作用光谱［6］，发现虽然某些波长光的作用光谱（如蓝色光或近紫外光）与视紫红质的吸收光谱不一致，但它的漂白产物的吸收光谱却与短波长光引起的光损伤的作用光谱一致；孔祥斌等［7］用2380±569lx绿色荧光灯建立Wistar大鼠视网膜连续性及间歇性光损伤模型，结果显示间歇性光照射对视网膜损伤较连续性光照射重，视紫红质可能参与并介导了视网膜光损伤。显而易见，由于视色素在光线的接受与传导方面的重要作用，其含量水平与光损伤易感性有密切的关联性，使人们不得不对它在光损伤中的地位刮目相看，但迄今为止，视色素与光损伤间的确切关系仍然不很清楚，尚有待进一步的探索与验证。

1.3 钙离子介导的损伤高浓度Ca2+可激活与凋亡相关的酶导致细胞凋亡。光照后视网膜细胞内Ca2+可增至原来的3倍多，这可能是1、4、5-三磷酸肌醇介导的细胞内源钙的释放而造成的。关于Ca2+损伤感光细胞的机制目前认为其浓度的增高可激活Ca2+依赖的一些与凋亡有关的酶，如钙蛋白酶、谷氨酰转移酶等，而导致视网膜细胞发生凋亡［8］。其次，胞质内Ca2+增加导致的线粒体功能下降在AMD的发生发展中起重要作用。Ca2+的增加影响基因表达从而导致AMD的某些病理变化，如细胞的迁移，血管生成及脂质沉着。线粒体功能障碍通常是因为胞质内Ca2+的增加，它是氧化损伤和线粒体功能障碍的生物学标志［9］。

1.4 Muller细胞与神经营养因子的作用Muller细胞是视网膜特有的一种胶质细胞，在视网膜中起支持、营养、绝缘和保护等重要作用。张纯等［10］光损伤后Muller细胞在视网膜下增殖，显示视网膜内核层神经元和Muller细胞参与了损伤性视网膜变性；Harada视网膜光损伤后胶质细胞表面神经营养因子受体水平的改变可以间接地影响感光细胞的存活，光致视网膜变性可上调Muller细胞表面的神经营养因子p75（p75NTR）和酪氨酸激酶受体C水平。外源的NT-3通过酪氨酸激酶受体C使Muller细胞产生bFGF增多，而NGF则通过神经营养因子受体p75抑制bFGF的产生。已证实bFGF可直接与感光细胞上的成纤维细胞生长因子（FGF）受体结合刺激感光细胞存活，防止强光导致的视网膜变性，因此视网膜光损伤中外源的神经生长因子可通过MuIler细胞上的两类相互拮抗的受体，增加或抑制bFGF的水平，从而决定感光细胞变性的发展。

1.5 基因调控一些研究表明，由于接受光照而引起的视网膜变性是一种细胞凋亡的改变，其机制很可能是由于致伤因子通过某些细胞凋亡基因的激活，从而导致细胞的变性死亡。与细胞凋亡有关的基因有P53、Bcl-2家族、c-fos家族、Jun家族、AP-1等。

1.6 其它此外，有研究还发现视网膜光损伤与半胱天冬酶-1［11］、视传导蛋白［12］等有关。

2 视网膜光损伤的治疗

视网膜光化学损伤可致感光细胞凋亡和视网膜变性，严重者导致视力丧失。近十余年来，随着视网膜光损伤发生机制的日益阐明，其病理途径普遍认为是感光细胞凋亡，人们对治疗光损伤进行了大量研究，包括抗氧化剂、自由基清除剂、细胞因子、钙通道阻滞剂、糖皮质激素、促红细胞生成素、低氧预适应、蓝光滤过型人工晶体、视网膜移植和人工视网膜及中医中药治疗等，其最终机理均为保护感光细胞免受凋亡，目前药物干预已在动物实验中取得了较好疗效。

2.1 抗氧化剂和自由基清除剂抗氧化剂具有阻断自由基生成，抑制脂质过氧化作用。赵珺彦等［13］以万寿菊提取物喂食SD大鼠探讨其对大鼠视网膜光损伤过程中细胞凋亡因子半胱氨酸蛋白酶-3（Caspase-3）的影响，结果显示万寿菊提取物对大鼠视网膜光损伤有修复作用，作用机制可能与减少Caspase-3的表达从而拮抗细胞凋亡有关；鱼喆等［14］观察依达拉奉对小鼠视网膜光损伤的保护作用，结果显示氧化应激在视网膜光损伤中起着关键作用，依达拉奉通过清除自由基、抑制脂质过氧化反应保护感光细胞对抗凋亡而起到保护光损伤视网膜的作用；文峰等［15］造模前分别予大鼠注射生理盐水和辅酶Q10，光照后发现，对照组视细胞凋亡率较正常大鼠明显升高，辅酶Q10组视细胞凋亡率较阳性对照组明显降低，从而认为辅酶Q10对光损伤引起的视网膜损害及视细胞凋亡有较好的防护作用；张广栋等［16］利用SOD进行SD大鼠视网膜光损伤治疗效果观察，结果认为SOD对大鼠视网膜光损伤有治疗作用，能阻止视网膜光损伤后所产生的自由基继发性损害及脂质过氧化作用；刘学政等［17］观察维生素C对光照后兔视网膜色素上皮细胞内B细胞淋巴瘤（Bcl-2）表达的影响，结果示色素兔色素上皮细胞可见光照射后细胞内Bcl-2均有不同程度的表达，其表达数量与维生素C剂量呈正相关，提示维生素C可以增加光照后兔色素上皮细胞Bcl-2的表达，它可能起到抑制光损伤、减少凋亡的作用。

2.2 细胞因子某些生长因子、细胞因子对视网膜光损伤有保护作用，如碱性成纤维生长因子（bFGF）、酸性成纤维细胞生长因子（aFGF）、脑源性神经生长因子（BDNF）、睫状神经营养因子（CNTF）、白介素-1（IL-1）、神经营养因子-3（NTF-3）、胰岛素类生长因子-II（1GF-II）和肿瘤坏死因子（TNF）。其中bFGF、aFGF、bFGF或aFGF+肝素、BDNF、CNTF和IL-1对视网膜光损伤的作用强于NTF-3、IGF-II和TNF。上述治疗都是神经保护性治疗，能保护变性疾病中的光感受器，不同程度地促进光损伤后视网膜神经节细胞的修复［18］，起保护正常的视网膜组织、加强治疗效果、以及确定光凝固法的安全值的作用，而究竟孰优孰劣尚存在争论。

2.3 钙通道阻滞剂钙通道阻滞剂能通过阻遏钙通道而抑制细胞内稳态失衡，从而减轻由此引发的感光细胞损害。Edward等［19］应用氟苯桂嗪（Flunarizne）对抗大鼠的视网膜光损伤得到了肯定的结果，氟苯桂嗪能阻止钙离子的异常内流，有效地保护视网膜各层结构，使之增加对光损伤的抵抗能力。

2.4 糖皮质激素目前不少研究结果表明，糖皮质激素类药物对光损伤有一定的防护作用，其机制可能是通过减低炎症反应，稳定膜结构，保护微循环，阻止脂质过氧化，从而减少了自由基的产生和破坏。刘学政等［20］腹腔注射地塞米松对照研究，结果示地塞米松在实验性大鼠视网膜光损伤及视细胞凋亡过程中发挥着较好的预防和治疗作用；Takahashi等［21］研究了大剂量甲基强的松龙在治疗灵长目动物视网膜光损伤中的作用，结果显示大剂量的甲基强地松龙可保护视网膜色素上皮细胞、光感受器细胞和Muller细胞而抵御光损伤。

2.5 促红细胞生成素促红细胞生成素（EPO）是一种34Kda的唾液糖蛋白激素，近年来实验表明，EPO表现出显著的神经保护作用，它在神经系统有特异性调节作用和多种效应，其神经保护作用的机制可能与抗细胞凋亡作用、保护神经元免受兴奋性氨基酸的毒性作用、增强细胞钙内流、抑制一氧化氮过度合成等有关。有报道显示全身给予EPO治疗光损伤性视网膜变性或遗传性视网膜色素变性，其对视网膜感光细胞具有明显的保护作用［］。

2.6 低氧预适应低氧预适应（HP）是机体抗缺氧或缺血的一种内源性保护现象，作为一种强大的内源性保护作用，普遍存在于机体的各器官。Murry等［23］首先报道了心脏存在着低氧预适应现象。Grimm C［24］等通过建立成年鼠的缺氧模型，研究发现低氧诱导因子诱导的低氧可促使促红细胞生成素、成纤维因子-2和血管内皮生长因子表达，并且抑制Caspase-1的激活，对视网膜光损伤引起的形态和功能的改变有保护作用。

2.7 蓝光滤过型人工晶体Ham等［25］发现可见光中蓝光的视网膜敏感性明显高于其它波带的光波，对视网膜光损伤作用明显。正常情况下随着年龄的增长，人的晶状体逐渐变黄，可以滤过紫外线和波长在400nm左右的蓝光，但是以往植入的人工晶体只能阻挡部分紫外线，视网膜很容易受到紫外线和蓝光的损伤。1996年，Kiyake提出蓝光滤过型人工晶体的理念，并于2003年6月获得FDA的认可批准应用于临床［26］。国内外［27］一些实验和临床研究均证明蓝光滤过型人工晶体除添加了UV-阻断基团还添加蓝光滤过载色体、偶氮类色素，可有效滤过蓝光，对视网膜起到更多的保护作用。但由于完全滤过蓝光后影响夜视力，从而易改变人的昼夜节律，因此也有学者认为应该调整滤过蓝光的比例。

2.8 视网膜移植和人工视网膜彭清华等［28］将供体视网膜神经上皮层移植入视网膜下间隙，在存活的标本中移植物对光损伤后感光细胞的拯救率为40%，移植物所在部位及周围，受鼠的外核层细胞核有程度不等的保留，而远离移植物部位则明显减少。但由于排异反应、移植方法繁杂及组织存活后功能再建问题的存在，视网膜移植的研究仍处于动物实验阶段，其临床实用价值还有待考证。

近几年来，激活内层视网膜的人工视网膜成为当今研究的一个热点。要成功植入人工视网膜就要求在电极和视网膜之间的功能性界面稳定，对视网膜组织的损害尽可能最小，将有用信息传递给视觉系统［29］。因此长期的临床实验效果还有待观察。

2.9 中医中药治疗随着现代生物技术的发展，中医中药对视网膜光损伤的研究受到越来越多的关注。视网膜光损伤相关性眼病表现为眼外观端好而视力逐渐下降，视物不清，在祖国医学中这类疾病当属“视瞻昏渺”范畴，多认为与脾胃气虚、肝肾亏虚有关，治疗常以健脾和胃、补益肝肾为主。近年来，尝试使用中医中药方法治疗视网膜光损伤的相关研究报道并不少见。

2.9.1 单方或单味中药李笑华等［30］通过腹腔注射川芎嗪观察其对光化学损伤大鼠SOD、MDA的影响，结果示其可增强大鼠视网膜组织中SOD活性，同时使MDA含量明显下降，提示对延缓视网膜光化学损伤、保护视细胞起一定的作用；李楠等［31-32］通过尾静脉注射葛根素探索其对大鼠光损伤视网膜中Caspase-3及早期对核因子kB（NF-kB）表达的影响，结果显示葛根素对手术显微镜导致的视网膜光损伤有修复作用，其作用机制可能是通过减少Caspase-3的表达及增加NF-kB的表达，从而拮抗细胞凋亡。

2.9.2 复方中药彭华等［33-35］研究复方光明胶囊（血竭、水蛭、土鳖虫、川芎、地龙、冰片等）对实验性SD大鼠视网膜光损伤模型的治疗作用，结果显示光照后各实验组视网膜均可见外核层变薄而稀疏，光感受器视杆外节排列紊乱，膜盘间隙部分断裂，内节线粒体肿胀，外核层细胞核染色体固缩，分布不均匀，经治疗后不同复方光明胶囊剂量组视网膜电镜均较前有改善，视网膜厚度均较治疗前有不同程度增加，且药物对实验大鼠视网膜光损伤后闪光视网膜电图中a、b波振幅的降低有保护作用，提示复方光明胶囊对视网膜光损伤有一定的保护作用；梁凤鸣等［36］研究枸杞明目液（枸杞子，楮实子，充蔚子，丹参等）对SD大鼠视网膜光损伤的保护作用，结果示光照后视细胞病理损害严重，用药后各实验组和对照组视细胞病理损害均有不同程度改善，提示枸杞明目液对视网膜光损伤有较好的防治作用，可改善光损伤引起的视细胞凋亡；王延东等［37］以益气明目口服液（三七、黄芪、丹参、黄精、菊花等）对实验性视网膜光损伤模型大鼠进行灌胃治疗，结果治疗组的病理组织学及视网膜电图损害均较光损伤模型组明显减轻，视网膜组织中SOD的活性增强，MDA含量减少，从而提示益气明目口服液是一种治疗视网膜光损害性疾病的有效中药复方制剂；朱惠安等［38］研究滋阴明目丸（枸杞子、菊花、熟地黄、山萸肉（制）、牡丹皮、山药、茯苓、泽泻）对视网膜光损伤大鼠的保护作用，结果发现滋阴明目丸可通过影响凋亡相关基因p53、Bcl-2的表达，从而抑制视细胞的凋亡，减少脂质过氧化物的产生，清除自由基，使受损的视细胞逐步得到修复，视网膜形态结构逐渐恢复正常。

视网膜光损伤的基础理论研究虽然取得了一定进展，但其根本机制仍不完全清楚。随着对视网膜光损伤机理认识的不断深入，关于视网膜光损伤的药物性防治的研究也正继续深入进行，伴随分子生物学技术的发展，人们对视网膜光损伤分子机制的进一步了解，将会有更有效的药物问世，从而从根本上理解和治疗这一类疾病。

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10.3969／j.issn.1672-2779.2013.09.103

1672-2779（2013）-09-0162-04

张文娟

2013-04-03）