青光眼的视神经保护及视神经再生策略

方家华， 徐尤学， 李静波， 张祖海 (长江大学附属荆州市第一人民医院眼科， 荆州 434000;湖北省京山县罗店医院眼科;通讯作者，E-mail:zhangzuhai787@sina.com)

青光眼是各种病理过程所导致的进展性视神经变性疾病，伴有特征性的视网膜神经节细胞轴突丢失，视神经结构和视功能损害［1］。好发于老年人，眼内压升高是主要的危险因素。据估计，到2020年全世界将有7 960万人患有青光眼［2］，是仅次于白内障的全球第二大致盲疾病，但白内障可以通过手术复明，而青光眼所致的视力丧失是不可逆的，因此危害更大。

传统的青光眼治疗主要是降眼压，但是一些患者在眼压控制后，视神经损伤继续加重。因此，在青光眼的治疗中，降低眼压与视神经保护应该同时进行［3］，而在未来的青光眼治疗中，还包括视神经的再生［4］。

1 青光眼的视神经保护策略

虽然降眼压药物有改善视神经灌注的作用，但是，严格意义的视神经保护剂与降眼压无关。据文献报道，有数百种药物在体外实验中表现出神经保护作用，但是，大部分在动物实验中并不理想，进入临床试验的更是寥寥。目前仅有两种药物应用于临床，一种是NMDA受体抑制剂美金刚胺，用于治疗阿尔茨海默病，即老年性痴呆;另一种是利鲁唑，治疗肌萎缩侧索硬化症［5］。迄今为止，还没有治疗青光眼的神经保护剂推向临床。

历时7年，由Allergen公司资助，耗资8千万美元，有2 200个开角型青光眼患者参加的美金刚胺Ⅲ期临床试验，在2008年结束，并没有达到预期效果［6，7］。青光眼与阿尔茨海默病有很多相似之处，但美金刚胺在青光眼临床试验中并不理想，考虑可能的原因:一是目前的检测手段还不能检测到美金刚胺的视神经保护作用，另一个原因可能是临床试验设计不合理［6］。虽然遭遇到重大挫折，但青光眼的视神经保护研究不会停止［3］。

青光眼神经保护药物必须满足4个条件:在视网膜或视神经有特异性靶点;靶点活化后，必须能够激活下游通路，增强对毒性损伤的抵抗力;药物必须能够到达视网膜，并且达到有效浓度;神经保护作用必须在临床试验中得到验证［8］。下面阐述青光眼的视神经保护策略。

1.1 NMDA受体抑制剂 NMDA受体抑制剂用于青光眼的视神经保护研究主要与谷氨酸兴奋性毒性有关。早在1957年就发现，谷氨酸可以引起内层视网膜的损伤［9］。在高眼压模型或青光眼患者的玻璃体内谷氨酸浓度升高，作用于NMDA、AMPA和KA受体，引起钙离子内流，细胞内钙离子超载，诱发一系列毒性反应，最终细胞死亡。在3种受体中，起主要作用的是NMDA受体。

生理浓度的谷氨酸对细胞活动是必要的，完全或过度阻滞NMDA受体将导致严重的副作用，MK-801基于这种原因没有进入到临床试验的高级阶段［4，10］。美金刚胺是一种中等亲和力的 NMDA受体拮抗剂，能够用于临床与其中度、快速、电压依赖性阻滞受体有关［11］。因此，NMDA受体阻滞剂能否应用于临床与其抑制受体的电生理特征有关。

1.2 β淀粉样蛋白抑制剂 蛋白聚集是多种神经变性疾病的特征。β淀粉样蛋白从淀粉样前体蛋白衍生而来，最常见的是一种40－42个氨基酸残基组成的蛋白，这种蛋白聚集引起神经毒性。在实验性青光眼模型中，视网膜中 β淀粉样蛋白表达升高［12］，而给予β淀粉样蛋白抗体治疗后，视网膜神经节细胞的凋亡减少［13］，β淀粉样蛋白引起的毒性可能与NMDA受体信号通路激活有关［14］。

1.3 一氧化氮合酶抑制剂 生理条件下，一氧化氮参与神经递质释放，神经内分泌等功能;但大量一氧化氮可导致细胞DNA崩解，发生细胞凋亡。兴奋性氨基酸或视网膜缺血可介导神经型一氧化氮合酶产生过量一氧化氮，导致视网膜损伤［15］。诱导型一氧化氮合酶抑制剂氨基胍，以及非特异性一氧化氮合酶抑制剂L-N－硝基精氨酸甲酯可减少高眼压模型中的视网膜神经节细胞死亡［16］。

1.4 神经生长因子 向玻璃体或视神经损伤处注射脑源性神经生长因子(BDNF)，睫状神经生长因子(CNTF)等，或者向玻璃体腔注射编码 BDNF，CNTF基因的腺病毒载体，使神经生长因子持续表达，均可促进视网膜神经节细胞存活［17－19］。

1.5 胆碱酯酶抑制剂 加兰他敏是一种小分子的胆碱酯酶抑制剂，用于阿尔茨海默病的治疗，最近发现，加兰他敏具有神经保护作用。在鼠的实验性青光眼模型中，加兰他敏激活M1和M4型毒蕈碱型乙酰胆碱受体，从而减少视网膜神经节细胞的损伤，其神经保护作用与降眼压无关［20］。

1.6 多靶点药物 近30年的药物发现实践中，单一靶点的药物受到青睐，多靶点药物因其具有与治疗无关的药理作用，因此常被称为垃圾药物［21］。但是最近几年，随着基因组学以及功能蛋白质组学技术的应用，发现多靶点药物可能比单一靶点药物在治疗复杂神经变性疾病方面更有效，通过计算机技术合成的多靶点药物，使其作用靶点与疾病具有一一对应的关系。

双七他克林即是通过计算机人工合成的多靶点药物，具有抑制胆碱酯酶、NMDA受体、一氧化氮合酶、β淀粉样蛋白等多种药理作用［22］。在脑缺血模型中，双七他克林具有明显的神经保护作用［23］。我们发现，双七他克林对谷氨酸引起的视网膜神经节细胞损伤具有保护作用［24］，并且通过膜片钳技术证实了其中的一个靶点，即对视网膜神经节细胞NMDA受体具有抑制作用［25］。

多靶点药物在中枢神经系统疾病及外伤中表现出了很好的应用前景，目前有数种药物在进行临床试验。用于艾滋病的鸡尾酒疗法，即是多靶点治疗的成功范例。青光眼是一种具有复杂发病机制的神经变性疾病，我们认为多靶点药物对于青光眼视神经变性具有潜在的应用价值［26］。

2 青光眼视神经再生策略

视网膜神经节细胞的死亡是不可逆的，没有得到有效控制的青光眼最终会失明，对这些患者来说，视神经再生提供了恢复视力的唯一希望。但是，视神经再生面临很多困难［27，28］。能够分化成视网膜神经节细胞的干细胞需要鉴定和向视网膜神经节细胞诱导分化，这些细胞移植到眼内后，不能有排斥反应;局部微环境要有利于轴突生长，青光眼患者筛板的星形胶质细胞和视网膜的Müller细胞改变了局部的微环境，但仍然需要利用这些变化促进视盘轴突生长［29］;此外，移植成功后的细胞还需要与视网膜神经元和脑部神经元形成功能性突触，维持视路信号的传导［30］。从临床应用来看，视神经再生似乎是很遥远的事情，但一些研究已经取得了初步的成功。

2.1 干细胞或前体细胞分化为视网膜神经节细胞样细胞并融合到视网膜 大量研究证实，干细胞治疗促进视网膜神经节细胞存活主要与干细胞提供神经营养因子有关。胚胎和成年人的干细胞以及前体细胞已经应用到青光眼模型中［31］。这种治疗是否成功，取决于移植细胞是否能够成功地转化为具有视网膜神经节细胞特征的细胞，以及是否改善了视功能。大脑特异性同源盒/POU结构域蛋白3(Brn3)被认为是前体细胞分化为视网膜神经节细胞的主要标志［32］，视功能的检查包括多焦视网膜电图和视觉诱发电位。有几种干细胞或前体细胞注射到实验性青光眼动物的玻璃体内，显示出视网膜神经节细胞的特征，这些细胞包括来源于胚胎眼组织的干细胞，海马源性神经干细胞，以及视网膜的Müller细胞［33］等。

2.2 创建有利用轴突生长的环境 神经胶质细胞和细胞外基质在轴突生长过程中起到了关键性作用。眼压升高可激活视网膜和筛板的胶质细胞，包括Müller细胞和星形胶质细胞［34］，这些细胞激活后，分泌基质金属蛋白酶和基质蛋白，引起视神经头部细胞外基质的重塑，形成了不利于轴突生长的微环境。

在视神经再生的模型中，使用对星形胶质细胞有毒性的物质可促进轴突生长，视网膜神经节细胞轴突从视神经残端发芽生长的能力明显增强［35］。表皮生长因子受体参与胶质细胞信号转导，在青光眼模型中，使用表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂后，胶质细胞的活性受到了抑制，从而减轻了视网膜神经节细胞的损伤［36，37］。活化的视盘星形胶质细胞分泌基质金属蛋白酶，使视网膜神经节细胞锚定所必需的细胞外基质被破坏，导致了不利于视网膜神经节细胞生长的微环境，基质金属蛋白酶抑制剂GM6001可阻止谷氨酸兴奋性模型中视网膜神经节细胞的死亡［38］。

2.3 促进轴突生长和寻径 如果要改善视神经功能，必须促进残存视网膜神经节细胞、移植视网膜神经节细胞或前体细胞的轴突生长。几种神经生长因子具有这种作用，向玻璃体腔注射 CNTF［27，39］，或者注射腺病毒载体传送成纤维细胞生长因子2(FGF-2)，可使受视神经挤压伤后的视网膜神经节细胞轴突生长［40］。此外，移植嗅觉鞘细胞可以穿透胶质瘢痕，也可促进视网膜神经节细胞轴突生长，可能与其分泌基质金属蛋白酶或改变局部微环境有关［41］。新型纳米技术的应用创造了有利于轴突生长的环境。碳纳米纤维可使祖细胞向神经细胞分化，而不是向胶质细胞分化，可能与其输送神经突生长因子有关;自组装纳米纤维可在细胞周围形成高密度神经突生长因子的微环境，优于传统的细胞培养方法［42］。

3 结语

青光眼是一种神经变性疾病，治疗策略包括三个方面:一是开发药物或新疗法降低眼压，改善视盘灌注;二是开发药物拯救受伤的视网膜神经节细胞，即神经保护治疗;三是在将来有可能实现的视网膜神经节细胞再生。降眼压是目前唯一可得的治疗方法，将来还需要给予视神经保护及视神经再生治疗。

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