评价视网膜缺血再灌注损伤指标的研究进展

宋庆磊，霍 鸣

(三峡大学 第一临床医学院 眼科，湖北 宜昌 443003)

短篇综述

评价视网膜缺血再灌注损伤指标的研究进展

宋庆磊，霍 鸣*

(三峡大学 第一临床医学院 眼科，湖北 宜昌 443003)

视网膜缺血再灌注损伤常引起视功能损害，多见于青光眼急性发作时的降眼压治疗、视网膜血管栓塞性疾病的溶栓治疗及影响视网膜血流的各种眼科手术过程中。采用视网膜电流图、丙二醛、转录因子和炎性因子等指标评价视网膜缺血再灌注损伤，以指导临床治疗。

视网膜缺血再灌注损伤；检测指标

缺血性眼病的视网膜血流恢复后，视网膜功能受损进一步加剧，甚至发生不可逆性损害，这就是视网膜缺血再灌注损伤(retinal ischemia-reperfusion injury，RIRI)。目前采用多种检测指标评估缺血再灌注后视网膜功能的受损情况，取得了一定的研究进展，综述如下。

1 检测指标

1.1 视网膜电流图

视网膜电流图(electroretinogram,ERG)是视网膜细胞经光刺激后产生的一系列电位变化所组成的复合波，近年来得到广泛的应用。ERG以a波、b波和OPs波为代表。a波主要由光感受器产生，OPs波对血管功能改变敏感，b波振幅波动能较好地反应视网膜缺血再灌注损伤的程度[1]。有报道缺血时ERG波形完全消失，再灌注1 h a波、b波部分恢复，48 h接近正常水平[2]。另有实验发现再灌通24 h模型组a波、b波振幅下降61%和79%，7 d后，两波振幅较早期恢复，但相比正常组仍下降27%和66%，地奥司明完全恢复a波、b波，对视网膜有一定保护作用[3]。

缺血再灌注后视网膜脱离可能是RIRI的一个潜在机制，并通过视网膜电流图得到证实。缺血再灌注后3 d， 视网膜发生脱离， 14 d逐渐复位， 这与视网膜电流图a波变化基本一致。a波在缺血再灌注7和14 d无明显变化，21和28 d强光刺激后振幅显著降低，35 d恢复正常。视网膜脱离时，损伤了视锥和视杆细胞，随着视网膜的复位，光感受器细胞的功能也逐渐恢复，出现了相应的a波改变[4]。

1.2 抗氧化酶

视网膜缺血再灌注损伤产生大量的氧自由基和自由基类物质，丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(Gpx)常作为一组标志物，反应体内自由基的代谢状况。缺血再灌注早期，视网膜能量代谢障碍，激活黄嘌呤氧化酶通路，产生O2-和OH-,与视细胞中的不饱和脂肪酸结合形成烷过氧自由基，导致大量的MDA沉积。升高猪眼压诱导RIRI，模型组MDA为9.45±1.82 nmol/g，明显高于对照组的5.13±0.92 nmol/g。MDA抑制酶活性和诱发基因突变，使神经元凋亡，其含量的升高直接反应视网膜损伤的程度[5]。

SOD和Gpx是体内抗自由基的主要活性酶，SOD催化超氧化物转化为O2和过氧化氢，保护细胞免受氧化损伤。Gpx使有毒的过氧化物转化成无毒的羟基化合物，清除细胞代谢过程中产生的过氧化物，减轻细胞膜不饱和脂肪酸的过氧化作用，有Gpx1、Gpx2、Gpx3和Gpx4等4种不同的酶系，以Gpx1与RIRI关系密切[6- 7]。RIRI模型建立后7 d检测SOD、Gpx活性及浓度较正常组降低35%和90%，MDA含量增加1.3倍；米诺环素明显恢复SOD和Gpx活性，抑制MDA表达[8]。同样，地奥司明下调MDA合成，增强T-SOD、Gpx酶活性，促进视网膜电生理恢复[3]。

1.3 NO和NOS

一氧化氮(NO)是一种自由基气体，正常眼内有少量的NO，作为神经递质发挥重要的生理作用，但在病理状态下过度合成，破坏血-视网膜屏障、诱导视网膜细胞损伤，在RIRI和MDA介导的神经毒性中发挥重要作用。有报道NO在RIRI早期即开始表达，随再灌注时间延长而升高，24 h达高峰,产生的NO与O2-结合产生有毒性的ONOO-离子，促使视网膜神经元凋亡[9]。

一氧化氮合酶(NOS)是NO合成的关键酶，有内皮型(eNOS)、神经型(nNOS)和诱导型(iNOS) 3种亚型。eNOS催化形成的NO增加缺血区的血氧流量、抵抗血小板聚集、阻断脂质的过氧化反应，减轻组织损伤。实验证实拳参提取物增强血清中eNOS 活性, 抑制iNOS表达, 通过提高T-NOS，升高NO含量，扩张视网膜血管，增强视网膜抗氧化能力；而nNOS和iNOS合成的NO具有毒性，是造成视网膜缺血再灌注损害的重要因素[9- 11]。NOS的表达与视网膜神经节细胞的凋亡密切相关，缺血再灌注损伤后iNOS活性增强、表达增加，凋亡细胞mRNA表达上调，主要位于内核层和神经节细胞层,并与神经节细胞的损伤程度呈正比[12]。

1.4 炎性因子

视网膜缺血再灌注损伤后的炎性级联反应是导致迟发神经元损伤的主要原因,视网膜血流再灌通时发生随血流聚集的IL-1、IL-6和TNF-α等炎性介质增多。

实验发现RIRI后视网膜水肿、结构模糊，神经纤维层、节细胞层出现空泡，内、外丛状层和内核层排列疏松紊乱，内源性IL-1和IL-6表达增加，改变血流动力学，诱导白细胞向缺血组织侵润，趋化白细胞游走黏附于血管内皮；活化血管内皮细胞产生自由基、NO，刺激中性粒细胞释放炎性反应蛋白和介质，增加血管通透性，加剧炎性反应[13]。Toll样受体调控IL-6的分泌，Tlr4受体的缺乏，阻断Tlr4-NF-κB信号通路，抑制IL-6表达，提高视网膜神经节细胞存活，减轻炎性反应[14]。

TNF-α是一种具有广泛生物活性的促炎性因子，必须和受体结合才能发挥生物学效应，目前发现有TNFR1和TNFR2两种受体，TNF-α主要与TNFR1结合通过NF-κB信号通路、细胞凋亡信号通路和JNK信号通路产生不同的生物学效应。TNF-α产生于组织恢复血流的早期阶段，通过各种机制介导RIRI。动物模型发现血流再灌通5 h，TNF-α蛋白和mRNA表达显著升高，12 h恢复基线水平；同时R1及R2受体mRNA表达也明显上调，免疫荧光染色位于视网膜外丛状层和血管平滑肌细胞层[15]。也有报道再灌注2 h，TNF-α即有表达，4 h达高峰，8 h后开始下降，24 h仍维持较高水平[16]。TNF-α表达于视网膜血管内皮，损伤血管、促进血栓形成，使组织局部血流阻断，加重视网膜缺血损伤；活化单核/巨噬细胞系统，释放超氧离子和NO，刺激中性粒细胞LFA-1表达，诱使白细胞及淋巴细胞黏附血管内皮，增加血管通透性。

1.5 转录因子

神经元的凋亡是RIRI的主要病理表现,近年来发现核因子E2相关因子2(Nrf2)和核转录因子κB(NF-κB)等转录因子在细胞凋亡方面发挥重要作用。

Nrf2是一种抗氧化应激的关键转录因子，通常以无活性状态储存于胞质中，在内、外源性物质(如活性氧)作用下转入细胞核发挥生物学活性。体内、外实验发现Nrf2活化后上调HO-1蛋白和mRNA表达，调控 Nrf2 -Keap1 -ARE通路，降低氧化应激对视网膜神经元的损伤[17]。细胞内Nrf2的缺乏，显著增加超氧化物和炎性因子生成，引起视网膜神经元凋亡和毛细血管退行性变；Nrf2诱导剂上调抗氧化基因表达，降低超氧化物水平，保护视网膜免受损伤[18]。

NF-κB常以P65-P50异源二聚体形式存在，活化后从细胞质转入细胞核发挥作用。有报道NF-κB在TNF-α介导的细胞凋亡作用中也发挥重要作用，在细胞凋亡的启动阶段就活化NF-κB建立快速防御机制，阻断凋亡信号传递，抑制细胞凋亡[15]。NF-κB与组织的炎性反应和氧化应激密切相关，在缺血、缺氧及外伤等刺激因素作用下激活，调节促炎因子和氧化产物的表达。应用无NF-κB活性的转基因大鼠抑制IL-6和TNF-α等炎性介质表达；活化NF-κB增强NADPH氧化酶活性，增加活性氧的产生，加重神经元凋亡[19]。西红花酸抑制NF-κB异源二聚体的形成，阻断下游信号通路，下调促炎基因和氧化物表达，对RIRI有明显的保护作用[20]。

2 展望

视网膜缺血再灌注损伤是多因素多机制共同作用的结果，多种检测指标的应用，为防治视网膜缺血再灌注损伤积累了实验数据，但目前尚处于动物实验阶段，缺乏相应的临床资料，对指导RIRI临床治疗比较局限，各种检测指标间的相互作用机制尚不十分明了，需进一步探讨。

[1] Joelle L, Michel M, MarcHébert. The brain through the retina: The flash electroretinogram as a tool to investigate psychiatric disorders [J]. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry, 2014, 48:129- 134.

[2] Zhao Y, Yu B, Xiang YH,etal. Changes in retinal morphology, electroretinogram and visual behavior after transient global ischemia in adult rats [J]. PLoS ONE, 2013,8:1- 11.

[3] Tong N, Zhang Z, Zhang W,etal. Diosim alleviates retinal edema by protecting the blood-retinal barrier and reducing retinal vascular permeability during ischemia/reperfusion injury [J]. PLoS ONE, 2013,8:1- 12.

[4] Kim BJ, Braun TA,Wordinger RJ,etal. Progressive morphological changes and impaired retinal function associated with temporal regulation of gene expression after retinal ischemia reperfusion injury in mice [J]. Mol Neurodegener,2013,8:1- 19.

[5] Akyildiz HY, Karabacak, Akyuz M,etal. Effects of piperine in experimental intestinal ischemia repperfusion model in rats [J]. Ulus Travma Acil Cerrahi Derg, 2013,19:387- 391.

[6] Su S, Liu Y, Xiong C,etal. Sesamin ameliorates doxorubicin-induced cardiotoxicity: involvement of sirt1 and Mn-SOD Pathway [J]. Toxicol Lett,2014,224:257- 263.

[7] Latreche L,Duhieu S,Touat-Hamici Z,etal. The differential expression of glutathione peroxidasel and 4 depends on the nature of the SECIS element [J]. RNA Biol, 2012,9:681- 690.

[8] Chen YI, Lee YJ, Wilkie DA,etal. Evaluation of potential topical and systemic neuroprotective agents for ocular hypertension-induced retinal ischemia-reperfusion injury [J]. Vet Ophthalmol,2013,31:1- 11.

[9] Ho JJ, Man HS, Marsden PA. Nitric oxide signaling in hypoxia [J]. J Mol Med, 2012,90:217- 231.

[10] Li L, Huang Z, Xiao H,etal. Effect of PBNA on the NO content and NOS activity in ischemia-reperfusion injury in the rat retina [J]. Adv Eep Med Biol,2010， 664:501- 507.

[11] Zaobornyj T, Ghafourifa P. Strategic localization of heart mitochondr ilNOS: a review of the evidence [J]. Am J Physiol Heart Circ Physio,2012,1303:1283- 1293.

[12] Cho KJ, Kim JH, Park HY,etal. Glial cell response and iNOS expression in the optic nerve head and retina of the rat following acute high IOP ischemia-reperfusion [J]. Brain Res,2011, 1403:67- 77.

[13] Li SY, Fung FK, Fu ZJ,etal. Anti-inflammatory effects of Lutein in retinal ischemic/hy-poxic injury:invivoandinvitrostudies [J]. Invest Ophthalmol Vis Sci,2012,53:5976- 5984.

[14] Ishizuka F, Shimazawa M, Inoue Y,etal.Toll-like receptor 4 mediates retinal ischemia/reper- fusion injury through nuclear factor-κB and spleen tyrosine kinase activation [J]. Invest Ophthalmol Vis Sci,2013,54:5807- 5816.

[15] Gesslein B, Håkansson G, Gustafsson L,etal.Tumor necrosis factor and its receptors in the neuroretina and retinal vasculature after ischemia-reperfusion injury in the pig injury [J]. Mol Vis, 2010,16:2317- 2327.

[16] Husain S, Liou GI, Crosson CE. Opioid receptor activation: suppression of ischemia/reper-fusion induced production of TNF-α in the retina[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci,2011, 52:2577- 2583.

[17] Koriyama Y, Chiba K,Yamazaki M,etal. Long-acting genipin derivative protects retinal ganglion cells from oxidative stress modelsinvitroandvivothrough the Nrf2/antioxidant response element signaling pathway [J]. J Neurochem, 2010,115:79- 91.

[18] Wei Y,Gong J,Yoshida T,etal. Nrf2 has a protective role against neuronal and capillary degeneration in retinalischemia-reperfusion injury [J].Free Radic Biol Med,2011,51:216- 224.

[19] Barakat DJ, Dvoriantchikova G, Ivanov D,etal. Astroglial NF-κB mediates oxidative stress by regulation of NADPH oxidase in a model of retinal ischemia reperfusion injury[J]. J Neurochem, 2012,120:586- 597.

[20] Ishizuka F, Shimazawa M, Umigai N,etal. Crocetin, a carotenoid derivative, inhibits retinal ischemic damage in mice [J]. Eur J Pharmacol,2013,703:1- 10.

Progress in evaluation indexs of retinal ischemia-reperfusion injury

SONG Qing-lei, HUO Ming*

(Dept. of Ophthalmology, First Affiliated Hospital,the Three Gorges University,Yichang 443003,China)

The retinal ischemia-reperfusion injury often causes visual impairment which occurs during acute glaucoma IOP lowering treatment, thrombolytic treatment of retinal vascular occlusive disease and various ophthalmic surgical procedures which affect retinal blood flow, using testing indexs such as electroretinogram, malondialdehyde, transcription factors and inflammatory factors, to evaluate retinal ischemia-reperfusion injury, and to guide clinical treatment.

retinal ischemia-reperfusion injury;testing indexs

2013- 12- 17

2014- 03- 24

*通信作者(correspondingauthor)：ychuoming@163.com

1001-6325(2014)09-1293-04

文献标志码：A