氧化应激在特发性视神经炎发病机制中的研究进展

毛春洁 赫天耕（通讯作者）

（天津医科大学总医院眼科 天津 300052）

特发性视神经炎（ON）是发生在视神经的特发性炎性反应病变，为中青年人最容易得的致盲性眼病[1]。根据病因将分为特发性脱髓鞘性视神经炎，也称经典多发性硬化相关性视神经炎（MS-ON）；视神经脊髓炎相关性视神经炎（NMO-MS）；其他中枢神经系统脱髓鞘疾病相关性视神经炎[2]。其病理基础是各种原因引起炎症导致中枢神经系统的脱髓鞘改变，早期以视乳头水肿和视网膜神经纤维层增厚为主，而随着病程延长，最终会引起细胞数目减少，以及视神经萎缩性改变，神经纤维层变薄。

1.特发性视神经炎发病机制

首先，视神经炎发病具有明显的种族差异，因而遗传因素可能与发生有关，如人类白细胞抗原基因、AQP4基因、细胞因子基因等与均有相关研究。除了遗传因素，如感染、营养等环境因素也与视神经炎关系密切[3]。目前对视神经炎研究较多的还是免疫机制，最早有研究在视神经炎的病灶区可看到炎性细胞的浸润，后来AQP4抗体和MOG抗体介导的免疫机制也得到大家认可[4-5]。另外，我们在前期的研究中也发现，CD4 T细胞分化与视神经炎关系密切[6-7]，而且视神经炎病人自身存在抗体，与结缔组织病等有相关性[8]。

2.氧化应激损伤在视神经炎中作用

氧化应激是指机体在遭受各种有害刺激时，体内活性分子如活性氧自由基（ROS）和活性氮自由基（RNS）生成过多，从而导致细胞和组织损伤的生理和病理反应。氧化应激反映了病理条件下机体氧化系统与抗氧化系统之间的不平衡，即氧化活性分子的系统损害与生物系统解毒活性中间体或修复活性中间体所产生的损伤之间的不平衡错误[9]。

氧自由基在脑内和神经组织中异常活跃。首先，脑组织中的脂肪酸含量高，代谢产生ROS。其次，催化自由基反应的铁在脑组织中也增加，而转铁蛋白在脑脊液中是下降的。再次，脑组织需氧比较多，也可以产生大量自由基。因此，大量ROS可以侵犯神经胶质细胞和神经元，这些细胞对自由基特别敏感，会导致神经损伤[10]。

氧化应激在视神经退化性疾病和视神经炎症方面有重要作用。之前有研究发现，MS患者血清和脑脊液中存在脂肪酸过氧化，另外脑脊液中存在前列腺素、丙二醛、谷胱甘肽还原酶增加和谷胱甘肽过氧化物酶减低。在对MS斑块的直接检查发现氧自由基增加和谷胱甘肽、维生素E和尿酸等抗氧化物质减少[10]。

通过研究降低NMO病人尿酸水平获得结论，上述结果尿酸的下降也和NMO的氧化应激相关[11]。

当机体抗氧化能力下降会加重中枢神经系统的破坏，自身反应性T淋巴细胞易透过血-脑网膜屏障进入中枢神经系统，引发了一系列炎症反应，促进了巨噬细胞的迁移和小胶质细胞的活化，活化的炎症细胞质在释放炎症介质的同时也释放了大量催化自由基产生的酶，从而诱导自由基的生成[12]。过多的氧自由基造成的氧化应激损伤了线粒体，造成了线粒体的氧化磷酸化障碍，加重炎症。另外，自由基也可以活化一些特定的转化因子或者基因表达，直接或者间接参与中枢神经系统的炎症[10]。

3.氧化应激与视神经脊髓炎病理改变的相关性

中枢神经系统因其高耗氧率、低抗氧化能力及大量不饱和脂肪酸的存在，极易受到氧化应激的损伤。目前研究发现，氧化应激能够导致视神经炎症、髓鞘损伤、轴索损伤、视网膜神经节细胞凋亡等病理改变，并且在中枢神经系统退行性疾病早期即已经发生[12]。

3.1 视神经炎症

ROS是视神经炎症的媒介。有学者通过研究发现，过氧化氢反应产物与炎性细胞一同出现在视乳头、球后视神经和周围轴索以及神经胶质细胞的细胞外间隙，因此ROS可能参与让血管渗透性改变。通过对血清白蛋白进行定位发现，其和氧化氢反应一块出现，无反应的一般在血管腔出现，因此ROS可能通过改变血管通透性导致视神经炎症[13]。

3.2 髓鞘损伤

视神经的髓鞘形成是由成熟胶质细胞变成，髓鞘主要成分为脂类，占70%。氧化可产生新物质损伤细胞膜和神经元，继而造成髓鞘的破坏[14]。而ROS又可活化巨噬细胞，促进髓鞘吞噬。

3.3 轴索损伤

轴索损伤是导致不可逆神经功能障碍的主要原因[15]，而氧化应激在轴索变性和退化中起到重要作用。在急性期，炎症细胞释放大量的炎症介质直接损伤轴索；而在慢性期，自由基损伤线粒体DNA，使ATP生成减少，轴索长期处于低氧状态，使轴索变性[16]。

3.4 视网膜神经节细胞

视神经炎最终可导致其细胞减少，以凋亡为主。氧化应激也可以诱导其凋亡；而在视神经炎模型中，视网膜神经节细胞也发生凋亡增多[7]，伴有视网膜组织中自由基增加，通过增加抗氧化药物可减少视网膜神经节细胞的减少。因此，氧化应激与视神经炎导致的视网膜神经节细胞损伤关系密切，其机制可能是自由基直接攻击线粒体膜脂质，造成线粒体功能下降，ATP生成减少，细胞能量代谢障碍。另外氧自由基可以直接损伤DNA或者激活某些死亡基因程序，最终造成细胞凋亡[9]。

目前，氧化应激与特发性视神经炎关系已经受到了广泛的关注，而且在基础研究中通过抗氧化应激机制用于保护或者治疗视神经炎的药物也已经有了相当多的研究，因此深入研究氧化应激损伤与视神经炎的机制及相关药物开发将为视神经炎的预防和治疗提供重要思路。