作者：周晓晴，钟一声 作者单位：（200025）中国上海市，上海交通大学附属瑞金医院眼科
【摘要】视网膜神经节细胞死亡是青光眼视神经损伤的最终共同通路，阻断视神经损伤通路和增强视神经存活机制的方法称为视神经保护。目前这一研究领域主要包括抗凋亡途径，促红细胞生成素，谷氨酸拮抗剂，钙离子拮抗剂，一氧化氮合酶抑制剂，神经营养因子，自身保护性免疫，抗青光眼药物等方面。将来视神经保护将成为一种重要的青光眼辅助治疗措施
【关键词】 青光眼；视神经保护；视网膜神经节细胞
Research advances of optic neuroprotection of glaucoma
XiaoQing Zhou, YiSheng Zhong
Department of Ophthalmology, the Affiliated Ruijin Hospital of Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200025, China
Correspondence to:XiaoQing Zhou.Department of Ophthalmology, the Affiliated Ruijin Hospital of Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200025, [email protected]
AbstractThe final common pathway of glaucomatous optic nerve injury is retinal ganglion cells death. There has been considerable effort to develop therapeutics that prevent optic neuropathy pathway and improve the optic nerve survival mechanism. This therapeutic strategy is termed neuroprotection. There are a number of promising areas of research for the new glaucoma therapies including antiapoptotic approach, erythropoietin, glutamate antagonist, calcium channel blockers, nitric oxide synthase inhibitors, neurotrophins, vaccination, antiglaucoma medicine and so on. In future neuroprotection will become an important adjunct therapy for glaucoma.
KEYWORDS: glaucoma; optic neuroprotection; retinal ganglion cells
引言
流行病学资料表明，青光眼是全球主要的不可逆性致盲眼病之一[1]。青光眼的发病机制和青光眼视神经的保护问题一直是眼科学的研究热点和难点。本文就近期青光眼视神经保护的研究进展进行阐述。
1视神经保护的提出和方法分类
早在二十世纪中期就有学者提出用类似于中枢神经系统保护的方法来阻断视神经损伤的通路和增强RGCs存活机制，即视神经保护（neuroprotection）。通常指能够防止RGCs死亡的一切治疗手段，即通过药物或其他方法干预，使那些未受损的，仅部分受损的，或正处于毒性内环境中临近死亡的RGCs得以存活或延长生存时间，适用于一些RGCs呈慢性丧失且病因不清的疾病如青光眼、视网膜色素变性等[2]。青光眼视神经保护的方法目前按种类大体可分为[3]：(1)神经营养因子：脑源性神经营养因子（brainderived neurotrophin factor，BDNF）、睫状神经营养因子（ciliary neurotrophic factor，CNTF）、胶质源性营养因子（glial cell derived neurotrophic factor ，GDNF）等；(2)避免毒性物质损害：抗氧化剂、自由基清除剂和一氧化氮合酶抑制剂等；(3)干扰凋亡途径：抑制凋亡蛋白酶、抑制内核酶和促进bcl2过度表达等；(4)与受体相互作用：NMDA受体拮抗剂、β受体阻滞剂和α2肾上腺素能受体激动剂等；(5)其他：抑制蛋白合成、抑制单胺氧化酶和减少钙内流等。
2视神经保护的研究进展
2.1抗凋亡途径
RGCs凋亡是青光眼视神经损害的主要机制，其以细胞内caspase激活为起点，历经信号传递、中央调控和结构改变3个阶段[4]。凋亡由各种促凋亡和抗凋亡因子相互复杂的作用所控制[5]。调节许多抗凋亡因子的表达可以促进视神经切断后的RGCs存活。
2.1.1基因治疗
在细胞凋亡的基因调控中，目前发现3类基因，即促凋亡基因如ced3、抑制凋亡基因如bcl2、凋亡基因中起协助作用的基因如fas。大量实验表明，促进bcl2的过度表达可提高细胞凋亡的域值，增加细胞抵抗各种致凋亡刺激的能力，减少视神经切断后RGCs的死亡[6]。用转基因技术使bcl2高度表达也能抑制神经元凋亡，说明bcl2有潜在的临床治疗价值。
2.1.2轴突生长抑制物
1988年Schwab等首次报道髓鞘细胞能分泌神经再生的抑制因子，至2000年这个蛋白的基因被克隆, 并命名为Nogo，意味“不走”。通过特异的抗体抑制Nogo的作用后， 神经元轴突的生长明显增加, 同时也观察到了一定程度的神经再生[7]。GrandPre 等[8]发现了能阻断Nogo作用的肽类化合物NEP140。Nogo66, Nogo18等受体也在大鼠视网膜中相继发现[9,10]。关于轴突生长抑制物的研究将有希望成为新的视神经保护途径之一。
2.1.3抑制caspase
caspase激活是RGCs凋亡的重要细胞信号，在慢性高眼压大鼠的RGCs中，caspase的表达及其活性均增加，表明caspase是RGCs凋亡过程的中心环节之一[11]。玻璃体内注射caspase抑制物能减少大鼠视神经切断后RGCs的死亡[12]。已有研究的一些抑制物有DEVDCHO(benzyloxycarbonylaspartylglutamylvalylasparticcho),DEVDFM(benzyloxycarbonylaspartylglutamylvalylaspartic acid fluoromethyl ketone），BAF(bocaspartyl(Ome)fluoromethylketone)，BIRC4 (baculoviral IAP repeatcontaining 4)，YVADCMK（tyrosylvalylalanylaspartylchloromethylketoneluo，酪氨酰缬氨酰丙氨酰天冬氨酰[O甲基]荧光甲基甲） 等。Patil 等[13]运用一种新而稳定的caspase抑制物QVDOPH（喹啉缬氨酸天冬氨酰CH2OPH ，QuinolineValAspCH 2 OPH）能显著减少视网膜parp（caspase和DNA损伤后释放的一种核糖聚合酶）的释放水平并增加RGCs的存活率。
2.2促红细胞生成素
促红细胞生成素（erythropoieitin，EPO）是在双极细胞和无长突细胞中有表达的多功能蛋白质[14]。促红细胞生成素受体（EPOR） 在哺乳动物视网膜中的星型胶质细胞、RGCs及无长突细胞中可检测到。EPO能够快速启动原癌基因cmyc表达，发挥抗凋亡及维持细胞存活的作用[15]。EPO对神经元的保护作用得益于对凋亡和炎性坏死这两种细胞死亡方式的双重阻断。Yamasaki等[16]发现EPO和BDNF一样能显著减少青光眼和一氧化氮所致的RGCs死亡。在视网膜分支静脉阻塞（branch retinal vein occlusion ，BRVO）所致的黄斑水肿及增殖型糖尿病视网膜病变（proliferative diabetic retinopathy，PDR）患者中EPO和血管内皮生长因子（VEGF）含量都有所增加，且二者在玻璃体液中的含量有明显的相关性，提示EPO 是一种有力的内源性神经保护因子[17]。
2.3毒性氨基酸拮抗剂
兴奋性氨基酸具有正常条件下对神经元的强烈兴奋作用和过量释放引起的神经毒性作用双重作用。青光眼患者和青光眼动物模型的玻璃体中谷氨酸水平均有增高[18]。采用血管结扎法建立家兔视网膜缺血模型，发现视网膜缺血时大量谷氨酸和天门冬氨酸释放入细胞外液，提示兴奋性氨基酸的神经毒性作用介导视网膜的缺血损伤，及时应用有效的谷氨酸抑制剂或NMDA受体拮抗剂将有助于减轻视网膜神经节细胞的损害[19,20]。Memantine是一种NMDA受体拮抗剂，在大鼠视神经损伤模型中，Memantine (5mg/kg) 能增加RGCs的存活（为对照组1.7倍）；而在慢性高眼压模型中，Memantine能减少RGCs的丢失（治疗组丢失率为12%，对照组为37%），且持续运用10d后能阻止RGCs进一步的丢失[21]。Memantine也是唯一已运用于临床的能长期安全运用的非竞争型NMDA抗体拮抗剂，有望用于青光眼等慢性疾病。最新研究表明大麻提取物（cannabinoids）也有神经保护作用。有证据显示[DELTA]9THC等大麻提取物能通过与突触前受体CB1结合增加K+和减少Ca2+通道的通透性来阻止谷氨酸的释放，用cannabinoids HU211治疗大鼠视神经损伤，发现其对损伤造成的代谢和电生理紊乱有一定效果。而人工合成的cannabinoid HU211能阻断NMDA 受体[22]。
2.4钙离子拮抗剂
钙通道阻滞剂能与细胞膜钙通道结合，减少钙离子内流，扩张血管，起到视神经保护作用。Masaaki等[23]将Ca2+阻滞剂iganidipine注射到大鼠眼玻璃体内，并同时注射能导致大鼠的视网膜变薄的毒性物质红藻氨酸（kainic acid，KA），当iganidipine浓度达到10mmol/L或更高时，视神经节细胞的存活数量较原来单独注射KA时大量增加。NS7【4（4fluorophenyl）2methyl6（5piperidinopentyloxy）pyrimidine hydrochloride】是一种新型的Na(+)/Ca(2+)通道阻滞剂，当剂量为0.1 mg/kg或0.3mg/kg时可以显著改善视网膜缺血后b波振幅[24]。Ca2+阻滞剂对正常眼压型青光眼（normal tension glaucoma，NTG）患者的慢性临床过程有改善作用，通过对16例血管易痉挛的NTG患者给予尼莫地平30mg口服，发现用药后90min视网膜毛细血管血流速度较用药前明显增加，故认为尼莫地平对NTG患者有一定的神经保护作用[25]，其机制可能是直接的神经保护或通过血管扩张起作用。
2.5 NO合成酶抑制剂
NO具有多种生理功能如促神经递质的释放、突触重塑等，但在某些情况下，一定浓度的NO具有很强的神经毒性，包括能导致RGCs在内的多种细胞死亡[26]。NO激活细胞内第二信使cGMP及蛋白激酶而影响细胞代谢过程；NO刺激RGCs产生大量的超氧化物并与之形成一种很强的自由基OONO，其是 RGCs凋亡的诱导剂；NO还可引起细胞核酸亚硝酰化导致细胞损伤；NO可与某些铁原子结合，抑制与细胞呼吸有关的关键酶的活性。有3种酶参与NO的合成：神经元一氧化氮合酶1 (nitric oxide synthase 1，NOS1) ,巨噬细胞诱导的NO合酶2 (nitric oxide synthase 2，NOS2),内皮源性NO合酶3 (tric oxide synthase3，NOS3)。NOS催化L精氨酸，产生NO[27]。在烧灼巩膜静脉法诱导大鼠青光眼模型的视网膜中测得NO水平增高，视乳头处的NOS表达水平也增加。在青光眼患者和慢性眼压升高的大鼠视乳头有NOS2的表达，而在正常眼则未发现[28]。在小鼠视网膜缺血模型中，NOS在视网膜血管和RGCs层内表达都有所增强[29]。在烧灼巩膜静脉法诱导大鼠青光眼模型中，抑制NO的合成能减少RGCs的死亡，而在巩膜上静脉注射高渗盐水诱导的大鼠青光眼模型中，未能观察到这种效果[30]。尽管人青光眼视乳头存在NOS2的表达增加，但目前尚无NOS抑制剂保护青光眼视神经的结论性证据。
2.6神经营养因子
近年来，研究较多的神经营养因子有脑源性神经营养因子、睫状神经营养因子、胶质细胞源性生长因子、酸性成纤维细胞生长因子（acidic fibroblast growth factor ，aFGF）、碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）及神经营养素4/5及神经营养因子4/5（neurotrophin4/5，NT4/5）等。
2.6.1脑源性神经营养因子(BDNF)
视网膜BDNF的不充足供应可能与青光眼RGC死亡有关。在实验性高眼压大鼠模型中玻璃体腔注射BDNF能增加RGCs的存活[31]。Martin等[32]用激光光凝小梁网建立大鼠青光眼高眼压模型，分成单眼玻璃体腔内注射生理盐水组，AAVgreen 荧光蛋白组和AAVBDNFwoodchuck 肝炎转录调整因子组，4wk后发现神经轴突损失率分别为52.3%±27.1%、52.3%±24.2% 和32.3%±23.0%，与前两组比较AAVBDNF组神经轴突存活率明显提高。在鼠视神经切断前予以脑创伤处理能减少RGCs的死亡，这可能与脑创伤后视网膜中的BDNF水平或BDNF参与免疫介导的作用有关[33]。
2.6.2睫状神经营养因子（CNTF）
CNTF是调节视网膜细胞生长的重要因素。Huang等[34]用重组CNTF和携带CNTF腺病毒来治疗RCS鼠的视网膜感光细胞变性，发现CNTF能拯救变性的感光细胞和明显延迟RGCs退变的作用。杨晓丽等[35]研究发现SD大鼠神经损伤后，其视网膜中CNTF受体有一定程度的表达，提示补充外源性CNTF能改善神经再生的微环境，促进神经再生及功能恢复。
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