实验性近视中眼内神经递质变化的相关研究△

江瀚然 罗秀梅 周晓东 李炳



·综 述·

实验性近视中眼内神经递质变化的相关研究△

江瀚然 罗秀梅 周晓东 李炳＊

近视是眼科常见病，也是影响视觉质量的重要因素，且可导致多种致盲性眼病。目前对于近视发病的病因学研究备受关注，其中近视发生过程中眼内神经递质变化又是研究热点之一。既往的研究发现在眼内神经递质中多巴胺、5-羟色胺、γ-氨基丁酸、乙酰胆碱及血管活性肠肽等都与近视的发生、发展及眼球发育有一定的相关性，甚至有些神经递质与近视的发生有着密切的关系，但具体机制尚有许多分歧。为了进一步了解近视的发病机制，并为实验性近视眼内神经递质变化的进一步研究做文献准备，本文对眼内神经递质研究做一综述。

近年来，屈光不正导致的视力下降已越来越受到重视，其中近视性屈光不正的患病率在学龄人群中逐渐增高[1-2]，受到社会的广泛关注。近视不仅导致视物模糊、视力降低，高度近视还会引起其他疾患(如黄斑病变、视网膜脱离、青光眼、白内障等)，进而导致更严重的视力损害，所以近视的防治已成为眼科工作者的重要任务之一。近视相关病因学研究已经从遗传、视觉环境、细胞因子等多个层面展开。在形觉剥夺性近视(form deprivation myopia，FDM)方面的研究[3]发现，形觉剥夺可影响视网膜及其调控眼球生长的内环境，例如视网膜内的神经递质、生长因子等信号分子，而且可以通过这些信号分子间的相互作用调控眼球的生长。这提示关注眼内神经递质在近视形成中的变化和作用机制，对了解近视的发生、发展及防治具有重要意义。

神经递质是在感受器、肌细胞及神经元的化学突触中充当信使作用的特殊机体内生分子。神经递质在感官系统、肌肉系统及神经系统中广泛分布，是进行正常生命活动的重要环节。按照其化学成分，往往将其分为单胺类、肽类、氨基酸类和其他类别的递质。眼内的神经递质分布也十分广泛，而且种类繁多，作用各有差异。

1 多巴胺

单胺类递质中的多巴胺(dopamine，DA)来源于酪氨酸合成儿茶酚胺途径的中间过程，较多分布于中枢神经系统中。一般认为在中枢情绪、精神、运动协调中起重要作用。其眼内主要来自视网膜内的DA能无长突细胞(amacrine cells)与网间细胞(interplexiform cells)。DA在视网膜上D1类受体多分布于双极细胞、水平细胞、无长突细胞和神经节细胞，D2类受体多分布于光感受器、视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)细胞和无长突细胞[4]。

眼内的DA能细胞在视网膜内丛状层及外丛状层中形成反馈性神经网络，其释放的DA分布到视网膜，通过D1、D2受体作用参与视网膜明暗适应及昼夜节律调节[5-6]。近来发现存在瞬变型(给光瞬间放电频率增加)和持续光反应型2种光敏DA能无长突细胞，说明DA在光和生物钟对视网膜信息的调制过程中发挥了重要作用[7]。亦有研究[8]显示RPE细胞具分泌DA功能，并在离体光照培养情况下分泌增多。

Stone等[9]使用高效液相色谱技术检测形觉剥夺的鸡视网膜，发现FDM眼视网膜DA及其代谢产物3,4-二羟基苯乙酸(3,4-dihydroxyphenylacetic acid，DOPAC)的含量较对照眼下降，并伴有DA合成限速酶酪氨酸羟化酶活性的减低；应用非选择性DA受体激动剂阿扑吗啡(apomorphine，APO)可减少甚至抑制FDM的眼轴延长，且该作用可被同时应用DA受体抑制剂氟哌啶醇消除。以上提示形觉剥夺因素可能通过抑制视网膜酪氨酸羟化酶来减少其中DA的分布，且DA在眼球生长过程中可作为一种抑制信号存在。

在透镜诱导的离焦性近视(defocus induced myopia，DIM)方面，曾报道[10]在负球镜诱导的近视中观察到DA及其代谢物DOPAC的含量下降，正球镜诱导远视中DA及DOPAC增高。但Dong等[11]对比形觉剥夺和负球镜离焦近视发现，相近程度的近视，DIM较FDM视网膜DA及DOPAC下降并不显著，且应用阿扑吗啡可剂量依赖地抑制豚鼠形觉剥夺诱导的实验性近视，但对DIM的抑制作用不明显。Bartmann等[12]比较了持续光照条件与正常12 h亮暗循环条件下饲养的来亨鸡发现，前者视网膜DA及DOPAC含量显著降低，且持续光照能减弱或消除鸡半透明眼罩遮盖诱导的FDM，而正负透镜佩戴诱导的眼球生长并未受明显影响。

2 5-羟色胺

5-羟色胺(5-hydroxytryptamine，5-HT)是色氨酸来源的一种单胺类递质，色氨酸羟化酶作为其合成限速酶，由于其不能通过血-脑屏障，其中枢来源仍为原位合成。眼内其主要由视网膜无长突细胞的一个亚类合成，并可能由特定的双极神经元收集降解[13]。

近视发展过程中，往往伴随有眼球的过度发育和玻璃腔的扩大。眼内的5-HT具有多种效应：它可改变视网膜无长突细胞的功能，增加眼内压，收缩眼内血管。近视早期研究[12, 14-15]中发现，形觉剥夺干预条件下视网膜5-HT含量未见显著变化。Schaeffel等[16]的研究发现，应用利舍平(利血平)耗竭眼内包括DA、5-HT在内的单胺类递质，可有效地抑制形觉剥夺的进展。

George等[17]研究视网膜5-HT系统在眼球生长发育中所起的作用，结果显示玻璃体腔注射5-HT受体抑制剂可抑制离焦性近视，但对FDM没有太大的影响；说明5-HT在LIM中有促进加重的作用，且5-HT的免疫原性主要定位于视网膜内颗粒层的无长突细胞胞体上和内丛状层的突触接触部位。

随后，杨积文等[18-19]的实验中发现，豚鼠的DIM以眼中5-HT的含量较对照眼明显升高，其含量分布由高到低依次为脉络膜、巩膜、视网膜。这些部位5-HT2A型受体的mRNA表达亦上调。这些进一步肯定了5-HT在DIM中的重要性。

3 γ-氨基丁酸

γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid，GABA)是常见的抑制性氨基酸类神经递质。其在调控眼球生长的具体作用因受体亚型不同而略有差异。研究[20]表明，在鸡的玻璃体腔注射GABA受体拮抗剂可抑制形觉剥夺导致眼球扩大， GABA(A)受体拮抗剂抑制赤道径上作用更强，GABA(B)受体拮抗剂抑制轴长上作用更大。

在短时去遮盖抑制单眼FDM的实验中，通过玻璃体腔注射GABA受体激动剂能削弱短时给光的保护作用，而同时应用D2型DA受体激动剂能一定程度恢复保护作用，D2型受体抑制剂反之，提示近视发生过程中眼内GABA系统与DA系统具有一定的相关性[21]。

4 乙酰胆碱

乙酰胆碱(acetylcholine)是中枢和外周神经的常见递质之一，胆碱能神经广泛分布于全身。眼内的乙酰胆碱在瞳孔、睫状肌及调节中发挥重要作用。

已有研究[22]表明0.5%和1%阿托品对改善儿童轻、中度近视进展是有效和安全的。曾考虑该药阻断调节的因素可能参与，但其他选择性阻断调节的手段并不能明显抑制形觉剥夺以及透镜离焦诱导近视[15]；同时鸡玻璃体腔注射阿托品能够在不阻断卡巴胆碱诱导调节作用和瞳孔光反射的情况下，依旧保持抑制形觉剥夺对眼造成的改变[23]，故说明调节反射并不是胆碱能系统影响眼生长的主要通路。

除去非选择性M型胆碱受体抑制剂阿托品可以抑制形觉剥夺眼的过度生长外，选择性M1、M4受体抑制剂也被证实有类似作用[24-25]。M2受体基因敲除小鼠在负球镜佩戴条件下较野生型不易诱导出近视，且发现其巩膜胶原类型的表达较野生型和其他M受体亚型突变型存在差异[26]。但由于M受体各型在眼内分布较为复杂，其调控眼球生长的详细途径仍待阐明。

乙酰胆碱N型受体研究相对较少。Stone等[27]在鸡眼内注射非选择性N受体拮抗剂的研究中发现，2种N受体拮抗剂低剂量促进FDM的发展而高剂量反之，表现出多相的剂量效应曲线而难于分析。但流行病学调查[28]发现，儿童时期的烟草暴露有减少近视趋向远视的倾向，提示烟碱受体可能参与屈光发育的过程。

5 血管活性肠肽

血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide，VIP)归属肽类递质，具有促进心肌收缩力、舒张血管、促进肝糖分解、舒张平滑肌、降血压等作用。在眼内的视网膜内丛状层的无长突细胞一个亚型中检测到VIP免疫活性，脉络膜、睫状体和虹膜中也检测到VIP免疫反应性的纤维[29]。

单眼形觉剥夺实验研究[30]中发现遮盖眼的VIP含量增高。Seltner等[29]在来亨鸡的单眼形觉剥夺中，比较了玻璃体腔注射VIP抗水解类似物、选择性中枢和外周神经VIP拮抗剂，观察到注射VIP类似物对FDM无明显作用，但是注射2种类型的VIP拮抗剂均能完全抑制FDM的屈光改变，并具有一定的剂量依赖性。他们认为VIP参与了形觉剥夺诱导的近视过程。

6 其他

脑啡肽(enkephalin)也是常见的肽类递质。Seltner等[31]报道玻璃体腔注射非选择性阿片受体拮抗剂纳洛酮，可抑制FDM，并促进暗环境下无长突细胞的脑啡肽分泌；但改注射非选择性阿片受体激动剂吗啡对FDM并无直接的影响，结合受体亚型的研究提示脑啡肽可能通过κ受体对FDM有一定的影响。此外，Feldkaemper等[32]报道鸡玻璃体腔注射胰岛素对正负透镜离焦的情况下，都会促进近视的发生，并以前房深度增加和晶状体增厚为主要变化。后续的研究[33]中报道，胰岛素可能通过抑制脉络膜增厚和促进巩膜粘多糖合成来影响眼球生长。以往的研究[34]中提示，褪黑素(melatonin)和FDM的相关性不高。最近的研究[35]中发现，褪黑素的3种受体亚型在角膜、视网膜、脉络膜、巩膜均有分布，且存在不同的昼夜节律，应用褪黑素对眼球各个屈光参数变化有较广泛的影响。在单色光饲养影响豚鼠眼屈光的研究中发现，相比蓝色光组，绿光组的豚鼠具有更高的褪黑素含量以及更高的近视屈光度[36]。本课题组既往对于近视的一些研究[37]发现：提前视觉刺激引起的近视小鼠视网膜TH 和bFGF 的表达都明显下降，提示TH和bFGF与早产近视的形成有密切关系。此外，新生小鼠提前光照刺激使黑视蛋白(melanopsin)阳性神经节细胞数量进一步减少，对视网膜神经节细胞发育有明显的影响[38]。视网膜感知外界环境变化后产生一系列近视信号因子，如DA及其合成酶——酪氨酸羟化酶(TH)、胰岛素样生长因子(IGF)、VIP、褪黑激素等，作用于色素上皮和脉络膜，并产生二级近视信号因子如视黄酸(RA)和基质金属蛋白酶家族(MMPs)等，从而影响视网膜上视觉信号的产生和强度。以上这些研究结果提示：眼球内神经递质类参与了近视发生的过程，并最终影响到视网膜成像以及视觉信号的产生。

7 展望

正视化是一个动态持续过程，表现为眼球壁会向着成像焦点的方向生长[39]。该生长过程的调控，主要从视觉信号传入视网膜，再到脉络膜、巩膜，最终控制细胞和细胞外基质的重塑[40]。已有实验提示该调控过程，既有眼内因素的作用，也有中枢因素的参与。Troilo[41]以鸡为研究对象，发现不同方法诱导的屈光不正在恢复过程中切断视神经后，眼球仍然能够向纠正原先屈光不正的方向生长，但常有幅度过大导致原先的屈光不正纠正过度；如果保留视神经只破坏E-W核后，依旧可以完成屈光不正的纠正，证明在此过程中不需要调节因素的参与。还有一些研究[42]发现：切断视神经后对FDM影响不明显而与DIM不同。此外，在人类多种诱因的弱视研究中也发现，外侧膝状体发生形态和功能的变化[43-44]。这些共同提示，异常视觉信号调控视觉器官生长的过程中，中枢因素发挥了一定程度的作用。在上述的回顾中可以看出，神经递质在DIM和FDM的进展中表现出差异性。所以有理由推测：不论是视觉中枢的神经递质还是眼内局部的神经递质，都有可能参与了近视的发生、发展，并在此过程中发挥着一定的作用。

关于近视的发生机制以及预防和治疗，需要不断深入的研究和探索。神经递质分子是贯穿近视形成眼内环节和视觉产生中枢环节的重要信号分子，而且其在眼内和视觉中枢中的作用机制也并不相同。因此围绕近视产生过程中的视觉通路神经递质变化展开研究，不仅为近视产生的眼内机制提供线索，也可为揭开近视产生的中枢机制提供思路。

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(本文编辑 诸静英)

试题8.答案：C。视神经鞘脑膜瘤的四联征是一侧性眼球突出，视力丧失，视乳头萎缩和视神经睫状静脉。具备其中3项者，对诊断有很大帮助。视力严重减退是视神经鞘脑膜瘤较早的症状之一，眼底改变是其常见的重要体征。外形呈管状的瘤体因压迫视神经纤维，使之水肿，久之发生继发性视神经萎缩，视乳头边界不清，色灰白，向前轻度隆起，视乳头表面往往出现视神经睫状静脉。视睫状血管的出现，是由于视网膜中央静脉神经鞘内段慢性压迫，长期渐进性静脉压增高，在视网膜中央静脉与脉络膜静脉之间形成了侧支循环。

试题9.答案：D。眼眶囊尾蚴的B超检查可见病变为一暗区，其中有一强光点，持续探查可见强光点自发运动，表示幼虫在移动。CT能发现眶内高密度病变，多位于眼外肌及其邻近部位，软组织密度中有一低密度区，表示囊液。这些典型图像对诊断有重要价值。

试题10.答案：B。视网膜母细胞瘤(RB)是儿童最常见的原发于眼内的恶性肿瘤，临床上常根据眼球摘除术后的病理组织学检查，判断肿瘤在眼组织中的侵犯程度，从而评估预后，并判断是否补充化疗或外放射治疗。根据国内外文献统计，视网膜母细胞瘤的病理高危因素主要包括大量的脉络膜侵袭、巩膜侵袭、筛板后视神经侵袭、视神经断端侵袭(阳性)。也有学者认为前房播散及虹膜和睫状体累及也提示预后不良。而玻璃体广泛种植往往使治疗比较棘手，却不被认为是病理高危因素。

上海市自然科学基金项目(13ZR1405800)

复旦大学附属金山医院眼科＊中心实验室 上海 201508

周晓东(Email:xdzhou2005@163.com)

10.14166/j.issn.1671-2420.2015.01.022

2014-07-29)