分子机制可解跨筛板压力差引起视神经损害之因？——中华医学会眼科学分会主任委员王宁利教授访谈实录

文图/《中国医药科学》记者 苏 暄　　赵海　　马海伟

分子机制可解跨筛板压力差引起视神经损害之因？
——中华医学会眼科学分会主任委员王宁利教授访谈实录

文图/《中国医药科学》记者 苏 暄赵海马海伟

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人生就像登山，登得越高，看得越远。虽然事业发展的道路并不完全依照每个人的个人意愿，但你能决定踏上道路后的步伐。坚定、踏实、向前的步伐总能将你引向事业的高峰。

——王宁利

眼睛是我们最重要的感觉器官，人类总体感觉的70%是通过眼睛获得的。然而总有一些的疾病，比如白内障、青光眼等，会“偷”走我们的视力，导致失明。

那么，青光眼是怎样偷走我们的视力？如何寻找蛛丝马迹，以便早发现、早预防呢？

过去青光眼是全球第一位不可逆致盲性眼病；而目前各种流行病学调查结果显示，在我国，由于高度近视已成为不可逆第一位致盲因素，而青光眼的排名已经降为第二或是第三位，这说明我们从事的工作是有成效的。但是，我们也不能全然乐观——预计2020年全球将有7964万人患青光眼，其中1111万人将导致双眼盲。而且，青光眼的治疗也带来了巨额的医疗花费：美国每年的医疗花费是29亿美元，我国的这一数字则是150亿至180亿美元。

对于青光眼，我们必须关注一些临床问题——有些人的眼压高了18年，视神经没有损害；有些人的眼压不高，视神经却发生了损害；80%的青光眼患者的眼压不高，但视神经损害了；还有些人的眼压控制到正常水平，但视神经还在继续损害。这些问题都还没有得到回答。

大家知道，青光眼是压力损害型的视神经病变。视神经盘上没有坑，就不能称为青光眼。那这些“坑”是怎么出来的？眼压不高“坑”怎么出来？我们的早期研究提出，青光眼视盘后面压力会不会低了？低了之后会不会出现病理性陷落？我们的古人早就说了，气虚则下陷。人体宗气不足，则表现为低颅压，青光眼。

眼压升高并不是导致青光眼视神经损害的唯一因素。IOP＞21mmHg，在5年之内，约90%的个体并不产生视神经损害和视野缺损。IOP＜21mmHg，NTG患者依然发生进行性的视功能损害。

我们的前瞻性观察实验与美国学者的一项研究，不约而同地证实了：眼压和颅压单独来说都不是重要的危险因素，只有两者共同出现的时候，跨筛板压力差就会导致青光眼视神经的损害，我们还独家研究出了非侵入性跨筛板压力差的测量方法。

最近我们有一个研究，想通过动物实验找出青光眼发生的因果关系，于是我们就做了猴子的低颅压实验，这是世界上第一个对灵长类动物低颅压的视力损害的实验研究。

研究结果出来后，我们兴奋地把文章投到《Science》、《Nature》，他们说这是眼科的问题，让我们投到眼科杂志。收到我们的文章后，眼科杂志的专家提出了不同意见，认为我们青光眼视神经损害的提法不对，类似青光眼的提法也不行。因为他们注意到，低颅压造成的类似青光眼的视神经损害，其视盘没有明确的扩大；而高眼压造成的猴子先是出现了视盘明显的扩大。这种青光眼的早期视盘出血在猴子中也出现了。猴子的实验和人的实验给了我们一个结果：并不是所有的青光眼患者都有低颅压问题，正常眼压的青光眼患者中有70%的患者是由于颅压偏低造成的。

这位审稿专家提出的观点是，视神经损害的焦点在于高眼压下的胶质细胞激活；胶质重塑导致了筛板的薄弱，继发的跨筛板压力差。我认为在高眼压中的胶质细胞激活不一定是正确的，但我们在临床上很难清楚地把一个患者划分为高眼压型和低颅压型的，往往这二者是共同存在的。关于动力蛋白的变化，在神经退行性疾病的研究中已经非常多，方法也很成熟，关键在于能不能把它用到我们的跨筛板压力差梯度改变的实验中去，看能不能证明我们的假说，这是我们目前研究的一个考虑。

我们做了5只猴子的低颅压实验，有3只发生了青光眼的改变，有1只坚持不变；更有意思的是，8至9个月后实验猴子才出现了青光眼的变化；再观察半年后，它们又不变了。这说明里面还有值得我们研究的问题，也就逼着我们进一步研究考虑——压力差的改变，为什么造成了类似青光眼的情况？高眼压和低颅压导致的压力差的变化，这个“跷跷板”似乎是一样的，但它的分子机制究竟是否一致？这些问题催促着我们从临床研究、动物实验走向了分子生物学基础研究。

这就好比我们拉一辆车上坡，这个坡就是个“跷跷板”。杨雄里院士和他的学生把它往上拉，当我们把“坡”的梯度由30度加大成50度，又怎么拉得上去？这个梯度的改变非常重要。我们注意到，这个梯度的改变在人的眼压和颅压之间会发生不同的变化。当眼压高于颅压，超过这个梯度时，导致的是青光眼性的损害；反过来颅压高于眼压时，导致的是视网膜的水肿性改变。

我们可以看到，在太空飞行超过3个月，由于颅压升高，58%的人会出现双眼视网膜水肿，这就是颅压大于眼压造成的。这种由低颅压和高颅压造成的损害都是由压力差造成的，是反映到大脑的一种“跷跷板”，但损害机理是不一样的。

杨雄里院士研究指出，当眼压升高时，除了造成轴浆流的“跷跷板”改变之外，它本身会给视网膜神经节细胞（RGC）造成打击。高眼压不单影响轴浆流，还影响视网膜的细胞变化。低颅压仅仅影响了轴浆流，没有影响视网膜内部细胞，因此它们是不一样的。我们可以看到，低颅压和高眼压造成的视神经损害确实在形态学上有着不同之处。

在青光眼发病机理的研究基础上，最近我们又用老鼠做了一个低颅压的模型实验，开展了急性低颅压模型和急性高眼压模型的对照研究。因为要做慢性低颅压大鼠模型难度很大，于是我们先进行了急性低颅压动物实验，我们把老鼠养在一个旋转的离心器上，在旋转中还要能让它能吃和玩，愉快地生活，不然违背了动物伦理学的要求，文章也是无法发表的。目前我们已成功完成了这一实验，实验老鼠的颅压从10mmHg降至4mmHg。

从国内外研究现状看，高眼压青光眼组和正常眼压青光眼组，其跨筛板压力差显著高于正常对照组。C/D比值盘沿面积均与跨筛板压力差显著相关，并且其相关性高于IOP或CSF-P任何一项单独指标。

关于跨筛板压力差增加为什么会造成视神经损害，目前主要有两种学说——

一是机械损伤学说：跨筛板压力差增高→视乳头后凹畸变→视神经扭曲→RGC凋亡。但这一学说存在的疑问是，无法解释组织畸变及重塑是如何影响RGCs的功能的，其是否会导致RGCs的凋亡？

二是血管缺血学说：青光眼患者的视乳头血流自我调节功能发生了失代偿。但疑问是，眼压升高小于10mmHg，就足以造成视神经病变；且这一压力值仍然在视乳头血管自身调节范围之内。其次，高眼压症患者，并不存在血流灌注的减少。第三，青光眼患者的视乳头灌注减少，可能只是轴突丢失后需氧量减少的表现，而与血流自身调节功能失代偿无关。

以上这些学说，均无法完善解释跨筛板压力差增加为什么会造成视神经损害的疑惑。

研究背景：不论是顺向还是逆向轴浆运输的阻滞，都有可能造成RGCs的凋亡。TLPD增大→细胞内液被动流体通量（PNIFF）→ATP流空效应→轴浆流运输故障→RGCs凋亡。

我们的假说是，低颅压所致视神经损害主要由于轴索内ATP流空缺失以及轴浆流运输障碍所致；然而低颅压猕猴与高眼压猕猴视神经损害不完全一致。高眼压跨筛板压力差增大，局限性RNFLD，视盘苍白，视杯增大，视盘凹陷；低颅压跨筛板压力差增大，弥漫性RNFLD，视盘色可，视杯轻度增大，无视盘凹陷。

我们对慢性低颅压猕猴模型出现视神经损害的可能机制进行了分析。机制之一是，跨筛板压力差所致轴索处于压力梯度环境内的轴浆流运输速度改变占主导地位；二是轴浆流运输速度的改变：早期筛板前组织变薄；正向轴浆流运输加快；轴索内线粒体流空效应。

我们的初步研究结果：建立了低颅压模型——小脑延髓池引流。在引流前和引流后，通过BIOPAC生理信号记录分析系统检测。

我们首先通过观察动力蛋白分布有没有发生变化，来验证我们的实验模型是否可行。其他研究者已开展过动力蛋白变化的实验，在眼压增高、跨筛板压力增高时，压力差的最大变化就在筛板的前后，就像瀑布急转直下时，瀑布边缘的压力变化是最迅速的，压力差最大。为了克服这个困难，只要压力差不发生变化，大量的动力蛋白都往这儿集中，所以我们在高倍镜下观察到动力蛋白的分布是均匀的，不管是高眼压还是低颅压，动力蛋白都跑到视神经里，聚集在压力差变化增大之处，急性低颅压组和急性高眼压组的dynein蛋白明显聚集于视乳头和视网膜（10×），急性低颅压组和急性高眼压组的dynein蛋白明显聚集于视乳头和视网膜（20×）。这说明这个模型做的急性实验是可用的。

由此，我们发现了动力蛋白表达的变化：

❒不同成因的视神经顺行压力梯度增大（高眼压或低颅压）均会导致动力蛋白功能障碍。

❒作为轴浆流运输的核心要素，动力蛋白功能障碍会引起：神经营养因子（BDNF）不能由轴突末端运向胞体；线粒体不能运输到能量缺乏“靶点”；更新轴质的基质、神经丝及微管等结构蛋白运输障碍，轴索完整性不能维持。

❒这一系列级联反应最终会导致RGCs凋亡。

2004年和2007年的两篇相关文章也证实，轴浆流运输障碍已在众多神经退行性疾病中被发现。而且，动力蛋白上游调控因子也已在一些神经退行性疾病中被发现。

在此研究基础上，我们得出三大研究结论：

❒脑脊液引流手术成功降低大鼠颅内压，出现眼压与颅内压之间跨筛板压力差的增大。

❒大鼠跨筛板压力差增大后，能够导致动力蛋白淤积于视网膜和视乳头。

❒大鼠动物实验证实，颅压降低引起的跨筛板压力差增大，可能是通过影响视神经轴索轴浆流运输导致青光眼性视神经损害的。

多年来，香港中文大学眼科及视觉科学部主任彭智培教授给我们施加了更大的压力。他曾问我，你的工作标尺是什么？Ophtholmology？那是你的专业，不是研究领域。他一直追问我们，你们的研究领域究竟是什么？现在我们终于可以回答了：青光眼的临床和基础研究，我们已先后发表20多篇有影响力的文章。眼科学领域最高分值的杂志是哪一本？是一本有关视网膜进展的综述性杂志。我们一直在想，我们也开展不少研究工作了，发表这么多文章，怎么不邀请我们写综述文章？上周这本杂志的编辑终于邀请我们写这方面的综述文章了。

近几年，彭教授又催促我们说，你们光开展分子生物学研究还不行，还应该研究基因。现在我们和他一起合作开展颅压调控的基因研究——研究青光眼患者是不是颅压调控的基因存在问题。

通过全基因组关联分析，我们和彭教授最近刚刚完成闭角型青光眼（PACG）的研究，发现了4个易感基因位点。我们从中找出一个确定的致病基因，但它在疾病中的发生率只有4%，而中国人群的突变和西方人不一样，这种表型和基因型的研究目前在中国还没有开展。我们应该开展这方面的工作。我们在眼科也开展了30多年的研究工作了，近几年才开始做了一些可能有些希望的工作，这是相当不容易的，因此我希望大家都能有一个坚持的领域。