作者：刘凯，刘丹    作者单位：辽宁医学院附属第一医院眼科，辽宁 锦州 121000
 
    【关键词】  视网膜光损伤 凋亡机制 研究进展

    光对视网膜的损伤包括热灼伤、光化学损伤和机械损伤三种方式。因为眼内组织色素分布的差异，蓝光主要在神经上皮层吸收，主要引起视网膜光化学损伤；绿光在神经上皮和色素上皮的吸收相近；黄光主要在色素上皮和脉络膜浅层被吸收；红光则作用得更深，主要引起热效应；而高能量的激光可以引起机械损伤。凋亡是视网膜细胞光损伤的主要结果之一，氧化损伤、钙稳态失衡和线粒体损伤在凋亡过程中起着不同的作用。

    1  氧化损伤导致的视网膜细胞凋亡

    视网膜光损伤的主要损伤部位通常是在光感受器［1］，但也有研究认为主要损伤在视网膜色素上皮细胞、Muller细胞及视网膜全层的线粒体［2］。视网膜细胞尤其是光感受器细胞和色素上皮细胞代谢活跃，又处于富氧环境中，适当频率的光子和氧分子在视网膜外层可发生光化学反应，生成活性氧产物。花生四烯酸是细胞膜中的一种不饱和脂肪酸，在活性氧作用下可不经环氧化酶作用而生成过氧化产物isoprostane， Tzvete Dentchev等［3］在对Balb/c小鼠视网膜提取物的检测结果显示，伴随光损伤程度加重相应的isoprostane 异构体F2α-VI含量的明显升高，这与以往对其它氧化指标的研究结果相符。细胞膜构成物质的破坏可导致其通透性的上升，使膜两侧各种物质如钙离子，钠钾离子的平衡状态发生改变，触发凋亡，严重的可以直接引起细胞死亡。

    鹿庆等［4］利用次黄嘌呤和黄嘌呤氧化酶反应产生氧自由基来处理牛RPE细胞，证实氧化损伤后出现了细胞DNA的破坏。一般认为，基因发生异常后由野生型P53基因编码的P53蛋白在细胞周期的G1期发挥检查点功能，一旦发现有缺陷的DNA，它就启动DNA修复机制，如果修复失败，则通过直接激活bax凋亡基因或下调bcl-2抗凋亡基因的表达而诱导凋亡。但是，Marti A与Hafezi F［5］等通过对P53基因缺失的c57小鼠的研究发现,P53缺失与P53不缺失小鼠的光感受器细胞在细胞凋亡,结构改变及功能损伤等方面都无显著性差异。推测可能与光感受器细胞的细胞周期停滞特性有关，在凋亡过程中可能由其它基因起着作用。

    NF-κB是一种广泛存在于真核细胞胞浆中的转录因子，它可被氧化剂和紫外线等多种细胞外刺激激活。激活后的NF-κB与其抑制蛋白IκB解离，然后自胞浆进入胞核与靶序列结合，调节基因的表达。将培养的鼠感光细胞暴露于4.5 mw/mm的可见光后，细胞可出现凋亡及时间依赖的NF- κB水平降低。光感受器细胞经显性负突变型IκB a 转染后，伴随NF- κB水平的明显下调光感受器细胞凋亡也加速［6］。提示NF-κB Rel 亚单位在核内的存在，对于保护光感受器细胞免受光诱导的凋亡具有重要的作用。

    另外，氧化应激可改变细胞膜的通透性使Ca2+内流增加， Ballinger等［7］的研究表明，慢性的、低水平的ROI(reactive oxygen intermediates)持续存在将通过线粒体DNA的损伤启动视网膜色素上皮细胞的功能障碍。

    2  钙稳态失衡与视网膜细胞凋亡

    以往的研究发现，在大多数细胞凋亡过程中，胞内Ca2+浓度有所增加，而钙释放通道是细胞内钙增加的主要来源。Edward DP［8］和Li［9］等分别使用氟桂利嗪（flunarizine）和尼莫地平（Nimodipine）治疗实验性大鼠视网膜光损伤，结果证明前者损伤减轻而后者无效，提示内钙的释放才是胞内Ca2+浓度升高的主要原因。1，4，5-三磷酸肌醇受体（IP3R）主要分布于内质网（ER），外界的刺激作用于细胞，通过G蛋白偶联受体激活PLC，水解PIP2产生IP3和DG，IP3与受体结合触发内钙释放。胞膜钙通道受刺激可引起Ca2+内流，Ca2+是IP3对IP3R的共同激动剂，又可通过钙调素（CaM）而抑制IP3R介导的Ca2+释放。也有研究认为维拉帕米（Verapamil）能诱导人RPE细胞的凋亡，可能是通过caspase-3途径起作用［10］。一般认为，细胞内Ca2+的释放是触发环节，而细胞内Ca2+浓度在高水平维持需要细胞膜钙通道的持续作用。

    Ca2+浓度升高引起的其他改变：AP-1 因子如c-fos、jun两大类核磷酸蛋白，与感光细胞的许多生理周期的调节有关：如感光细胞膜盘的脱落，感光细胞特异性基因的表达(如视紫质、转导蛋白)。在Ca2+浓度升高能够刺激fos 和jun 蛋白形成复合体，这些复合体与特异性的DNA 序列结合而发挥作用。张跃红等［11］的实验显示在光照后6 h,外核层可观察到大量c-fos阳性表达,且该时段阳性细胞数最多，光照后12 h和36 h,仍可见阳性表达,但呈现出逐渐递减的趋势。Hafezi等［12］的研究表明 c-fos 缺乏能抑制光诱导的感光细胞凋亡。Calpains是一类特异性依钙激活的中性半胱氨酸酶，在细胞骨架的重建、细胞分化、细胞凋亡和信号传导中起着重要作用。当细胞内Ca2+浓度超过一定的值时, Calpain激活成活性形式,使底物发生降解，发生凋亡［13］。刘凯,等：视网膜光损伤凋亡机制研究进展辽宁医学院学报  2008年4月，29(2)

    另外,Ca2+可激活一氧化氮合酶(NOS)，使黄嘌呤脱氢酶转变成黄嘌呤氧化酶,导致氧自由基的形成,氧自由基引起的脂质过氧化又可造成大量的Ca2+内流,进一步加重光损伤的程度。

    3  线粒体损伤与视网膜细胞凋亡

    线粒体是细胞的能量工厂，在细胞凋亡期间尽管线粒体仍能维持其超微结构的基本正常，但事实上其功能已发生显著改变，如：线粒体内膜通透性增大，线粒体内膜的跨膜电位下降，能量合成水平显著降低等。ATP的代谢异常会引发一系列的离子泵功能障碍，且线粒体的三羧酸循环或呼吸链功能受抑制即可引起细胞凋亡。线粒体膜的通透性一般认为与内外膜之间的线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore, MPTP)有关。线粒体膜通透性转运(mitochondrial permeability transition, MPT) 和MPTP的开放可能是引起细胞凋亡的原因［14］。线粒体膜通透性增大，使细胞凋亡的启动因子如：细胞色素C，凋亡蛋白酶激活因子Apaf和凋亡诱导因子AIF等从线粒体内释放出来。细胞色素C 再进一步与Apaf-1 结合后,经一系列凋亡蛋白酶参与的反应最终作用于底物导致细胞凋亡［15］。已经在体外培养的人RPE细胞经蓝光损伤后观察到与线粒体膜电位降低、细胞色素C释放相关的凋亡现象［16］。而在凋亡的细胞色素C途径上，可能存在着“分子制动器”类的核甘酸［17］，即线粒体受刺激释放的细胞色素C是微不足道的，必须持续释放大量的细胞色素C才能克服分子制动器的作用才能引起凋亡。然而在视网膜细胞光损伤中，这类核甘酸的存在是否有意义仍然未知。

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