一氧化氮和内皮素在青光眼发病中的作用

　　眼科新进展2000年20卷第3期

　　刘国军（综述）　仇宜解（审校）

　　关键词：一氧化氮；内皮素；青光眼

　　青光眼是以眼内压升高损害视功能为主要特征的常见眼病，以往人们对其进行了广泛的研究。然而，就其发病机制，尤其是原发性开角型青光眼(POAG)的发病机理目前仍不甚清楚［1］。近年来，人们对青光眼发病的研究集中到视盘病变与一些危险因子的关系上，特别是对一氧化氮(nitric oxide, NO)和内皮素(endothelin,ET)研究的深入，对青光眼发病认识有了新突破。研究发现NO和ET参与眼内压(IOP)的调节、眼血流的调节及视网膜神经节细胞凋亡(apoptosis)的过程［2］，并成为1997年瑞士巴塞尔国际青光眼会议讨论的热点［3］。本文就近年来在这方面的研究进展作一综述。

　　1　NO和ET的一般生物学特性

　　NO和ET是新发现的细胞介质。NO是一种内源性短效反应气体，能溶于组织且能自由地通过细胞膜。它是由NO合酶(NO synthase, NOS)催化，将底物L-精氨酸的胍基氧化而成。并生成L-瓜氨酸［4］。按原型酶的细胞或组织来源以及表达的方式，NOS分为神经元型NOS(nNOS)、诱导型NOS(iNOS)和内皮型NOS(eNOS)。NO在生物体内作为重要的信使分子和效应分子，参与许多系统的生理病理过程［5］。ET是一族含21个氨基酸的多肽，以3种亚型存在，即ET1、ET2和ET3。ET1是已知最强的缩血管物质，由内皮细胞产生，而ET2和ET3产生于神经组织［2，6］。ET受体有3类，即ETA、ETB和ETC。ETA主要分布于血管平滑肌细胞，产生缩血管效应；ETB多分布于内皮细胞，促进内皮细胞释放NO；ETC分布于中枢神经系统［7］。

　　2　NO和ET对IOP的调节

　　2.1　参与IOP调节的解剖因素　正常人IOP的维持取决于房水分泌与排出之间的动态平衡。房水是由睫状突无色素上皮细胞分泌的，在排出过程中要克服一定的阻力，这种阻力主要是由小梁网(TM)产生的。TM由色素膜网、角巩膜网及筛状层3部分组成。以往认为，附着于巩膜突的睫状肌(CM)纵行纤维舒缩参与房水外流阻力的调节，纵行纤维收缩，房角开大，外流阻力下降，房水外流增加，IOP下降；反之，IOP升高［4］。最近发现在灵长类动物眼中，筛状层是TM阻止房水外流的主要原因所在［2］。Tamm和Wiederholt研究表明在TM有收缩成分(如含肌动蛋白的类似肌纤维样的细胞)。因此，TM本身也具有收缩特性，参与房水外流的调节［3］。

　　2.2　NO参与IOP的调节　有人采用尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)-黄递酶染色技术，发现人眼睫状突无色素上皮细胞、CM纤维、TM、Schlemm管及积液管内皮细胞中含有eNOS，特别是在TM筛状层及CM纵行纤维的前段含量丰富。有证据表明CM和TM均能持续释放NO，激活鸟苷酸环化酶(GC)，使细胞内环鸟苷酸(cGMP)浓度升高，K+经通道到细胞外，导致超极化。这种超极化又导致电压依从性Ca2+通道失活，最终细胞内Ca2+浓度下降，导致CM和TM松驰，对TM的松驰作用比CM强烈，因而房水外流阻力下降，房水外流增加［2，4］。也有研究表明硝酸酯类扩血管药物或NO供体能降低IOP［8，9］。Nathanson等［10］进一步研究发现在POAG病人中NADPH-黄递酶在TM和Schlemm管内皮细胞的染色减少，特别是CM纵行纤维前段明显减少。Tunny等［11］采用分子生物学技术研究发现有家族遗传性的POAG病人eNOS基因启动子编码区的改变与无家族史的正常人相比有显著的差别。由此可见，NO在IOP的调节中起重要作用。

　　2.3　ET参与IOP的调节　ET能使CM和TM细胞收缩，从而调节IOP。Lepple-Wienhues等［12］对游离的牛TM和CM带的收缩度进行了测定，用10-6mol.L-1的卡巴可(carbachol)引起这2种组织收缩的程度作为实验的参照收缩力(100%)，与参照组相比，ET能更有效地引起TM的收缩(157%)，对CM仅引起相当于参照组54%的收缩力，而且ET引起的收缩对细胞内Ca2+敏感。由于ET主要作用于TM，故高浓度的ET可增高IOP。ET引起收缩的机制：部分依赖于细胞内钙和L型Ca2+通道，另外也涉及细胞外 ca2+活化K+流［2］。据推测还存在被ET激活的非特异性阳离子通道(对Na+、K+、Ca2+通透)。Wiederholt等［13］验证了这一假设，他们应用敏感的非特异性阳离子通道阻断剂——氟灭酸(flufenamic acid)，由ET引起的绝大部分收缩可被这种阻断剂抑制。可见，ET引起TM和CM收缩的主要效应由非特异性阳离子通道调节。该通道阻断剂能降低通道开放的可能性，进而减少细胞外Ca2+的流入，细胞内Ca2+减少，导致舒张，与CM相比在TM更明显。

　　ET在活体又是如何调节IOP的?有研究发现在CM有ET1的结合部位，ET1在生理剂量时可控制CM的功能及房水外流［7］。Leplle-Wienhues和Wiederholt首次证实牛和人眼房水的ET样免疫反应活性比相应血浆水平高2～3倍，并指出人类无色素睫状上皮细胞具有释放ET样免疫反应活性物质的潜能。在细胞免疫化学实验中，培养的人类无色素上皮细胞以及供体的睫状上皮细胞均呈ET强阳性，这提示在房水分泌和外流调节中，ET可能起重要作用［2］。Noske等［14］测定了POAG伴白内障病人术后房水ET1活性，结果明显高于仅有白内障的病人。Tezel等［15］用RIA方法测定31例POAG和24例非青光眼病人房水、血浆中的ET1，结果示2组中血浆ET1水平无显著差异，但POAG组房水ET1高于对照组。POAG组房水与血浆中ET1比率大约高于对照组10%.可见，ET在IOP的调节中起一定的作用。

　　3　NO和ET对眼血流的调节

　　3.1　NO参与眼血流调节　NO对血流量的调节是通过研究NO阻滞剂(L-NAME)的作用来探知的，静脉注射L-NAME的结果表明：NO参与维持兔、狗和猫脉络膜恒定的血管紧张度［2］。低频刺激面神经可使兔脉络膜释放NO，表明NO在调节正常血流量方面有一定的作用［16］。在视网膜、视盘和视神经，NO也参与正常血流量的调节，但是在不同种属和视路不同部位均存在差别。静脉注射L-NAME，可使兔视网膜血流减少50%，［17］，而对猫和猴暗适应的视网膜无明显作用［18，19］；对猴眼视盘血流量可减少50%［18］，猫减少到正常血流量的10%，而对猫视神经球后部分不受影响［19］。

　　3.2　ET参与眼血流调节　ET对视网膜和视盘血流量的作用受血-视网膜屏障的影响，因为ET不能通过此屏障而到达健康的视网膜和视盘。当ET1注射到玻璃体中，能引起猫视网膜血管收缩，血流量下降，兔视盘血流量也下降。当静脉应用ET1时，可引起兔视盘及脉络膜血流量暂时增加，且可被L-NAME阻滞。这表明ET1使血管内皮细胞释放NO［2］。

　　3.3　血管内皮功能异常是青光眼发病的重要血管因素　研究认为，当内皮细胞膜受体接受乙酰胆碱后，细胞内Ca2+浓度增加，激活NOS，产生NO，引起血管扩张；同时平滑肌表面的乙酰胆碱受体也激活，细胞内Ca2+增加，从而引起平滑肌细胞收缩。在正常情况下，两种作用互相平衡抵消。而在病理状态下，特别是内皮细胞功能异常时，NO生成减少，血管就会发生收缩［2］。Gass等［20］认为ET1参与了调控周围血管张力和眼血流灌注，青光眼病人常存在ET1释放调节紊乱。Kaiser等［21］报道了正常眼压性青光眼(NTG)病人血浆ET1水平高于高眼压性青光眼和对照组，认为血管机能障碍可能是NTG视神经损害的一种机理。Sugiyama等［22］测定了52例无心血管系统疾病的NTG病人血浆ET1水平，发现NTG组ET1显著高于对照组。有早期视野缺损的NTG组血浆中ET1高于中期视野缺损病人，这表明血浆中ET1升高与NTG及其发展阶段有关，特别是与视盘的血流有关。Orgul等［23］在兔眼眶内靠近视盘处安放一个微泵，连续数周泵入ET，其结果导致了视盘的萎缩，与青光眼高IOP引起的萎缩相似。

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