氧化应激与眼表疾病关系的研究进展△

王雯婕 陈剑 王园园 刘小勇 张晓玲 曲艺欣 秦晓艳

氧化应激与眼表疾病关系的研究进展△

王雯婕 陈剑 王园园 刘小勇 张晓玲 曲艺欣 秦晓艳

氧化应激；眼表疾病；活性氧

氧化应激日益受到关注，氧化应激是由体内氧化与抗氧化系统不平衡引起的，其参与各种急性、慢性病理过程甚至年龄相关性疾病。大量证据表明氧化应激存在于许多眼表疾病发病机制中，并对疾病的发生发展起着放大加速作用。本文介绍氧化应激与眼表疾病的关系，以期在临床治疗眼表疾病时重视抗氧化治疗。

[眼科新进展，2014，34(6)：585-588]

人体生命活动的有序进行依赖于机体细胞正常的氧化还原反应，线粒体的有氧呼吸不仅为机体生命活动提供能量和营养物质，而且微量的副产物在细胞信号转导、酶反应、基因表达等过程中起到不可替代的作用[1-2]。当机体遇到各种物理(过度的自然光、电离光等)、化学(局部药物防腐剂、外源化合物等)、微生物(细菌、真菌、病毒等)刺激或者自身抗氧化防御系统受损时，机体正常的氧化还原反应被打破，机体氧化抗氧化系统失衡以及无氧呼吸的爆发带来氧化应激，毒副物质堆积对机体产生一系列病理损害，大量自由基产生、蛋白质功能损伤、信号转导异常、基因突变，以致细胞凋亡、组织损害、肿瘤发生等，并且随着年龄的增长氧化防御系统的减弱使机体更易遭受氧自由基的侵袭[3]。眼是直接接触外环境的人体器官之一，眼表处在眼的外层，因此更易遭受外界的氧化损伤。本文就氧化应激与眼表疾病关系的研究进行综述。

1 眼表氧化应激的机制

正常情况下机体氧化抗氧化处在平衡状态，体内抗氧化物质有内源性的和外源性的。人体自身的抗氧化剂主要有超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、乳酸脱氢酶(LDH)、过氧化氢酶(CAT)等还原酶以及非酶类抗氧化物质[4]。氧化应激时体内氧化抗氧化系统失衡，大量活性物质异常堆积或者清除障碍，活性物质分为活性氧(ROS)、活性氮(RNS)、活性硫(RSS)、活性氯(RCS)四类，其中氧化应激主要是ROS引起的，ROS包括超氧阴离子自由基(O2-)、过氧化氢(H2O2)、羟自由基(OH-)和臭氧(O3)等[5]，细胞内的ROS主要由线粒体产生，高水平的ROS可引起多种分子结构和功能改变，主要有蛋白质、脂质、脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)。由于细胞膜和线粒体膜含大量脂质，活性基团使脂质氧化改变细胞膜及细胞器膜通透性引起细胞凋亡，细胞内蛋白质对活性基团特别敏感尤其是含脂肪族、芳香族氨基酸和含硫氨基酸的蛋白质，被氧化的蛋白质很难修复并且容易被降解而丧失功能[6]，ROS可引起DNA分子突变、断裂及修复异常并通过不同途径诱导细胞凋亡。ROS可激活和调控各种转录因子，如转录因子NF-E2相关因子2(NF-E2-related factor 2，Nrf2)、活化蛋白-1(AP-1)、核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)，增加炎性细胞因子白细胞介素-1(interleukin-1，IL-1)、肿瘤坏死因子(TNF)的表达，ROS参与体内多种代谢及信号通路的启动和调节如丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)家族、细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)家族、磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)家族等[7]，异常信号的转导参与衰老、疾病甚至癌症的发生、发展及转归。

2 氧化应激与眼表疾病

氧化应激与细胞的一系列生理病理活动相关，大量证据表明氧化应激参与细胞的损伤过程，并在细胞凋亡活动的信号转导中起主要作用，有效地抑制氧化应激可以避免细胞凋亡[8]。氧化应激参与许多全身疾病的发生或加速疾病进展如帕金森病[9]、阿尔茨海默综合征[10]、心血管疾病和癌症等[11]，许多证据也表明氧化应激也参与眼科主要疾病的产生如白内障[12]、年龄相关性黄斑变性[13]、青光眼[14]以及眼表疾病等。

眼表疾病指损害角结膜正常结构和功能的一类疾病，眼表疾病是常见的眼科疾病，严重可引起视觉障碍，眼表直接暴露于外界环境更易受氧化损伤影响，氧化损伤与很多眼表疾病的发生发展有很大的关系如干眼症、翼状胬肉、辐射或吸烟导致的眼表上皮细胞破坏、角结膜炎、圆锥角膜等，因此治疗眼表疾病时抗氧化治疗是很关键的。

2.1氧化应激与干眼症干眼症是由于泪液质或量的异常或流体动力学异常引起的泪膜不稳定和眼表损害，干眼症是眼科发病率最高的眼表疾病之一。随着生活质量的提高，感染性疾病有下降趋势，这种非感染性眼病日趋受到关注，氧化应激在干眼症的发生发展中起重要作用。Uchino等[15]用mev-1转基因小鼠模型(Tet-mev-1鼠)作动物研究，Tet-mev-1鼠能过表达活性氧是经典的研究线粒体氧化应激的动物模型，实验鼠眼表上皮细胞损害且泪液中蛋白质和水样液分泌降低，证明氧化应激是干眼疾病发展的致病因素之一。Wakamatsu等[16]利用16例患有干燥综合征患者的31眼和10位健康人的15眼作了前瞻性对照研究，证明干燥综合征患者体内的氧化应激在干眼疾病的发病机制中起到重要作用，可能与干燥综合征患者体内增高的ROS引起脂质过氧化使含大量脂质的胞膜损伤有关。同时大量证据证明了眼表干燥伴随的炎症介质释放及神经刺激影响角结膜上皮及泪腺的正常功能和修复功能，甚至影响泪膜的成分，而这些又可加剧干眼的进展，同时患有角结膜炎患者的泪液和结膜细胞的氧化应激较高[17]，以上很多证据都证明氧化应激在干眼病中的作用，而目前治疗干眼症主要是人工泪液，也许在治疗角结膜干燥的同时注重抗氧化的治疗会产生新的疗效。

2.2氧化应激与翼状胬肉翼状胬肉是眼科常见病和多发病，是常发于鼻侧区的向角膜表面生长的与结膜相连的新生纤维血管样组织，严重者影响视力，多种因素参与其发病机制，如紫外线、营养状况、遗传因素、环境条件等，但目前流行病学调查主要归结于长期的紫外线辐射引起的[18]。紫外线可以通过直接光毒性或间接形成的ROS等氧化应激对蛋白质、脂质、DNA等大分子造成损伤，研究显示翼状胬肉组织比正常结膜组织中的ROS水平增高，且对抗氧化应激的主要还原酶(如SOD、GSH-Px、CAT)水平降低，而具有应激作用的一氧化氮(NO)、丙二醛(MDA)水平也不同程度的增高[19-20]，8-羟基脱氧鸟苷(8-OHDG)是由氧化应激产生的OH-诱导鸟嘌呤产生的，是敏感的DNA损害标志物，且 8-OHDG水平代表着氧化应激损伤的程度，在翼状胬肉组织中可以检测到高水平的8-OHDG，跟正常组织表达的微量的8-OHDG差异有统计学意义[19-22]。生存素是近年发现的凋亡抑制蛋白家族成员之一，具有促增殖和抑制细胞凋亡作用，研究表明大量翼状胬肉组织中环氧酶-2(COX-2)和存活素表达阳性[23]，并且蛋白组学研究发现翼状胬肉组织中过氧化物酶-2显著增高，过氧化物酶是一类具有清除H2O2等自由基和解毒作用的还原酶，过氧化物酶水平的增高可以保护细胞避免氧化应激引起的细胞损害与凋亡[24]，这些可能解释了翼状胬肉的发病与抗凋亡机制有关。尽管目前临床上把翼状胬肉诊断为局部侵袭性的良性病变，目前主要治疗是手术结合药物治疗，可是容易复发，有证据显示8-OHDG升高的翼状胬肉组织中可以检测到P53蛋白的表达。P53蛋白是突变的p53基因的产物，是一种肿瘤促进因子[25]，这种基因的不稳定性跟它的临床表现良性进展不太相符，对翼状胬肉的定性也许需要进一步的实验及临床研究。以上诸多证据说明多种机制参与了其发生发展，其中最主要的是氧化应激机制。翼状胬肉的侵袭性与复发性可能与抗凋亡机制等有关系，这为临床治疗提供了线索。

2.3氧化应激与圆锥角膜圆锥角膜是以角膜扩张、中央变薄呈锥形向前突出为特征的眼病，常造成不规则近视散光，晚期显著影响视力，病因不明确。以往对圆锥角膜发病原因有胶原学说、代谢与发育障碍学说、遗传学说、上皮学说与变态反应学说等[26]。近年来大量证据表明氧化应激参与了圆锥角膜的发生，研究显示圆锥角膜全层都可以测到高水平的DNA氧化损伤产物8-OHDG和脂质氧化产生的4-羟基-2-壬烯酸(4-HNE)及MDA[27]，圆锥角膜时成纤维细胞产生高水平的ROS、RNS，并且角膜中的SOD水平比正常角膜的低、而组织蛋白酶B/G水平却增加，组织蛋白酶可增加细胞H2O2水平，并且成纤维细胞线粒体功能障碍和线粒体DNA(mtDNA)的损伤使成纤维细胞对氧化应激也更敏感[28-29]，研究证明紫外线辐射是诱导mtDNA变异的主要因素，mtDNA在眼前段主要存在于角膜基质[30]。Pathak等[31]用基因测序的方法证明mtDNA复合体1序列的变异是引起高水平ROS的主要原因，从而致使氧化应激事件的发生，不论是对氧化应激的高反应性还是线粒体基因变异都引起ROS的累积，氧化应激引起酶活性的降低使胶原合成下降致使圆锥角膜的发生，因此对圆锥角膜患者及时抗氧化治疗能减轻ROS引起的氧化损伤。

2.4氧化应激与其他眼表疾病角结膜炎是眼科常见的眼表疾病，一般有感染性、外伤性、免疫性等，发病中炎症介质促进ROS的释放，且ROS抑制损伤的愈合。Nucci等[32]通过HSV-1制作单疱病毒性角膜炎(HSK)鼠，发现HSK角膜组织的谷胱甘肽(GSH)降低，GSH抑制病毒的复制，减慢病程的进展，GSH减少的相对氧化环境对HSV病毒的复制是必须的，因此抗氧化治疗应该是治疗HSK潜在的辅助治疗。临床试验显示在Mooren角膜溃疡、过敏性角结膜炎、化学及热灼伤性角结膜炎患者中，用亲脂性SOD进行治疗溃疡面积显著缩小[33]，SOD能有效治疗无菌性角膜溃疡。Onouchi等[34]用经典的Tet-mev-1转基因鼠模型证明氧化应激引起电子传递链的功能紊乱，参与了年龄相关的角膜病变的发生和发展并且加速角膜的老化。总之，氧化应激对眼表疾病的影响是很明确的。

3 眼表疾病的抗氧化防治与展望

近年来，氧化应激已引起高度重视，氧化应激被认为是多种疾病发生的关键的共同通路，因此抗氧化应激也成了疾病治疗的重要目标。角膜作为眼科解剖结构的最外层直接暴露于大气中的氧和紫外线，其透明无血管，角膜的抗氧化系统主要依赖于泪膜和房水中的抗氧化物质[35]。正常情况下，泪膜含有多种抗氧化物质保护角膜和结膜，而干眼的患者由于泪膜不稳定则难以形成正常的保护效应，且随着年龄的增加，体内抗氧化系统减弱使老年人的角结膜更易遭受氧化应激的损伤[36]。目前很多研究证明通过抗氧化治疗或者辅助抗氧化治疗能改善眼表疾病，如天然抗氧化剂(槲皮素、没食子酸等)能阻止氧化应激的发生，有效地终止ROS对眼表带来的氧化损伤[37]，实验证明用硒-乳铁蛋白可治疗氧化应激引起的干眼，改善角膜上皮的抗氧化能力，效果肯定[38]，维生素可以防治氧化应激引起的角膜内皮细胞的凋亡[39]。总之，了解氧化应激在眼表疾病中的作用，重视抗氧化治疗为眼表疾病的治疗带来新的思路，也许在局部用眼液内添加可利用的抗氧化剂会是未来治疗眼表疾病的新途径。

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date：Dec 25，2013

National Natural Science Foundation of China(No:30872808，81100637)From theDepartmentofOphthalmology，theFirstAffiliatedHospitalofJinanUniversity，Guangzhou510632，GuangdongProvince，China

Research progress on relationship between oxidative stress and ocular surface diseases

WANG Wen-Jie，CHEN Jian，WANG Yuan-Yuan，LIU Xiao-Yong，ZHANG Xiao-Ling，QU Yi-Xin，QIN Xiao-Yan

oxidative stress;ocular surface diseases;ROS

Oxidative stress，caused by unbalanced oxidation/anti-oxidation systems in the body，has drawn more and more attention，which participate in various acute and chronic pathological processes，even age-related diseases.Substantial evidence indicates that oxidative stress exists in many ocular surface disease pathogenesis，even has amplification effect in the development of the diseases.In this paper，the mechanism of oxidative stress in ocular surface diseases is described in order to attach importance to the antioxidant treatment in the treatment of ocular surface diseases in clinical therapy.

王雯婕，女，1987年11月出生，河南人，硕士。E-mail:496224194@qq.com

AboutWANGWen-Jie:Female，born in November，1987.Master degree.E-mail:496224194@qq.com

2013-12-25

国家自然科学基金资助(编号：30872808、81100637)

510632 广东省广州市，暨南大学附属第一医院眼科

陈剑，E-mail:drchenj@163.com

王雯婕，陈剑，王园园，刘小勇，张晓玲，曲艺欣，等.氧化应激与眼表疾病关系的研究进展[J]. 眼科新进展，2014，34(6)：585-588.

10.13389/j.cnki.rao.2014.0162

【文献综述】

修回日期：2014-01-02

本文编辑：董建军

Accepteddate:Jan 2，2014

Responsibleauthor:CHEN Jian，E-mail:drchenj@163.com

[RecAdvOphthalmol，2014，34(6):585-588]