Ghrelin在眼部作用的研究进展

王睿琦，白 洁

1999年Kojima及其同事在研究生长激素促分泌素受体-1a(GHSR-1a)的内源性配体时，从鼠胃提取物中纯化得到了一种由28个氨基酸组成的肽并命名为生长激素释放肽(Ghrelin)，由于Ghrelin在饥饿时水平升高，饱餐后下降，故又称为“胃肠道饥饿素”。最初人们对它的认识局限于促进垂体生长激素释放并干扰能量代谢，随着研究的深入，学者们发现Ghrelin可发挥多种生物学效应，包括调节食物摄入、控制体质量、调节全身代谢、调节压力和焦虑、影响学习和记忆功能、刺激肠蠕动和胃酸分泌、调节睡眠/苏醒节律、调节葡萄糖代谢、抑制棕色脂肪产热、防止肌肉萎缩及改善心血管功能等[1-8]。最近研究显示Ghrelin能改善癌症患者预后[9]。由于Ghrelin具有抗炎、抗氧化、抗凋亡等作用[10]，可能有益于葡萄膜炎、白内障、青光眼等眼科疾病的治疗。同时，Ghrelin能保护视网膜神经节细胞(RGCs)、Muller细胞、视网膜色素上皮(RPE)细胞，有望成为治疗视网膜病变的一个新途径。故本文围绕Ghrelin在眼部组织中的表达、在眼部相关疾病中作用机制的最新进展综述如下。

1 Ghrelin在眼部组织中的表达

为探究Ghrelin在眼前节组织中的表达，Rocha-Sousa等[11]做了一系列研究。2006年他们通过mRNA“原位”杂交法，发现了Ghrelin转录产物表达于Wistar大鼠的虹膜后上皮、虹膜基质层及睫状体无色素上皮层；同时发现，Ghrelin能够松弛兔瞳孔括约肌和开大肌。在瞳孔括约肌中，这种作用是由前列腺素释放介导的，且不受一氧化氮和GHSR-1a影响，而松弛瞳孔开大肌则依赖于GHSR-1a[12]。后续研究证明，在正常人、青光眼患者和动物模型房水中，以及Wistar大鼠睫状突上也有Ghrelin的存在[13-15]。有研究显示GHSR-1a的主要表达部位为大鼠睫状肌基底部、小梁网和睫状突基质层[16]。实验证实Ghrelin在SD大鼠眼后节中也有表达，其表达定位于RGCs及Muller细胞端足[17]。通过免疫荧光法可以检测到视网膜内皮细胞、脉络膜及Muller细胞上均有GHSR-1a表达[18]。然而，Di Fonso等[15]对人眼组织行免疫组织化学染色发现，Ghrelin和GHSR-1a存在于人眼睫状体色素上皮细胞、RPE细胞和虹膜前界层，与上述动物研究结果并不一致，原因可能为Ghrelin和GHSR-1a的表达部位存在种属差异，或是实验方法不同。

2 Ghrelin与眼部相关疾病的作用机制

2.1Ghrelin与晶状体疾病 Bai等[19]在研究Ghrelin对晶状体氧化损伤的影响时发现，Ghrelin预处理可减少过氧化氢诱导的晶状体上皮细胞凋亡，减少活性氧积累、提高超氧化物歧化酶和过氧化氢酶表达并降低丙二醛(MDA)表达，说明Ghrelin通过阻止晶状体脂质的破坏，抑制了晶状体上皮细胞氧化损伤及凋亡；此外，形态学观察也显示，Ghrelin能有效维持晶状体组织透明度。这为白内障治疗提供了一个新的药物选择方案。

2.2Ghrelin与葡萄膜炎 Ghrelin有强大的抗炎作用，已有实验证明Ghrelin腹腔内注射可抑制急性肺损伤、胰腺炎、肝炎、结肠炎、关节炎、热创伤模型的炎症反应，其抗炎机制与降低组织中白细胞介素-1(IL-1)、IL-6、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平及增加皮质激素水平有关[20]。Turgut等[21]和Gül等[22]运用向大鼠玻璃体腔注射刀豆蛋白A的方法构建葡萄膜炎动物模型，治疗组大鼠腹腔内注射Ghrelin 10 ng/(kg·d)，结果显示Ghrelin干预后IL-1、IL-6和TNF-α表达水平均下降，但与对照组比较差异却无统计学意义，这可能是由于血-视网膜和血-房水屏障的存在限制了药物在眼部的渗透性，药物经腹腔注射未达到穿透眼内屏障所需的浓度。因此不能断定Ghrelin对葡萄膜炎没有作用，还需要系统的研究给药剂量和方式(玻璃体腔内注射)，其是否有益于葡萄膜炎的治疗还有待进一步研究。

2.3Ghrelin与青光眼眼压变化 病理性眼压升高是青光眼最主要的危险因素，而眼压的高低主要取决于房水循环。许多研究表明青光眼患者房水中Ghrelin水平下降，并推测Ghrelin的改变可能和青光眼的发生发展有关，而且可能成为治疗青光眼的新药物。

2.3.1不同类型青光眼房水中Ghrelin水平变化：青光眼患者房水中Ghrelin水平显著降低[13-14],且不同类型青光眼[原发性开角型青光眼(POAG)、剥脱性青光眼(PEXG)]患者房水中Ghrelin水平会降低并有统计学意义[16]。但Ozec等[23]研究结果显示PEXG患者房水中Ghrelin水平虽低与正常对照组，但2组间比较差异无统计学意义。

2.3.2青光眼患者Ghrelin血清浓度和房水浓度的关系：Rocha-Sousa等[13]认为房水和血清中Ghrelin水平无明显相关性。他采用酶联免疫吸附试验检测9例青光眼患者与15例正常人Ghrelin血清和房水浓度，结果相比差异无统计学意义。Katsanos等[14]研究结果显示，开角型青光眼患者血清/房水中Ghrelin浓度比值较非青光眼组高，且差异有统计学意义。Ghanem等[24]认为Ghrelin房水和血清水平的相关性可能与青光眼患者眼内合成蛋白质的能力增强及血-视网膜屏障破坏有关。但目前Ghrelin渗透血-房水屏障的能力尚不清楚。基于这些发现，还不能明确局部或全身产生的Ghrelin是否会影响青光眼的发生发展。

2.3.3Ghrelin与POAG患者视野损伤严重程度的相关性：Ghanem等[24]用Humphrey视野分析仪验证了Ghrelin水平与POAG患者视野损伤程度无显著相关性。但Ghrelin可能因其抗氧化损伤作用而影响青光眼继发的缺血缺氧。

2.3.4药物对Ghrelin房水浓度的影响：Ghanem等[24]发现局部应用α受体阻滞剂、前列腺素类似物、碳酸酐酶抑制剂等治疗不会影响房水中Ghrelin水平，且与抗青光眼的外用药物剂量无关。Ghrelin对虹膜括约肌的影响是由前列腺素介导，目前Ghrelin降眼压的作用机制尚未明确，因此不能排除前列腺素类似物影响Ghrelin房水水平的可能性。

2.3.5青光眼患者Ghrelin血清、房水浓度与遗传因素的关系：Ghanem等[24]研究发现青光眼患者Ghrelin血清、房水浓度无潜在的遗传差异。目前临床研究只是观察了青光眼患者的Ghrelin血清、房水浓度，但在动物模型中，Ghrelin治疗青光眼的药用价值得到了重视，Ghrelin和去酰化Ghrelin在急性高眼压动物模型中可作为降眼压药物应用。Rocha-Sousa等[16]通过玻璃体腔内注射20%氯化钠注射液的方法建立了急性高眼压动物模型，在动物模型结膜下注射Ghrelin，排除了Ghrelin系统性降压作用对眼压的影响，观察到Ghrelin能明显降低眼压；在家兔中，Ghrelin降眼压效应是通过释放一氧化氮和前列腺素刺激GHSR-1a介导的，而在大鼠中，该效应并不是通过此途径介导的。然而，上述研究未能明确Ghrelin与青光眼眼压改变的因果关系，还不清楚到底是青光眼引起Ghrelin改变，还是Ghrelin改变导致青光眼病程进展的，也无法解释青光眼患者Ghrelin下降的可能原因[14,23]。同时，因为各实验检测方法有差异或样本数量不够导致了研究结果的不同。

2.4Ghrelin与剥脱综合征 剥脱综合征是纤维状细胞外基质(ECM)在眼部及全身组织的不正常合成和沉积。剥脱综合征患者晶状体赤道部前表面及眼前节组织表面，有一种特殊的蓝白色或灰白色纤维丝样物质沉淀，逐渐发展为白内障、PEXG[25]。如前所述，PEXG患者房水中Ghrelin浓度低于正常人，然而剥脱综合征患者房水中Ghrelin浓度显著高于正常人和PEXG患者[26]。Ozec等[23]推测Ghrelin导致剥脱综合征患者ECM的积累及眼压下降，致使剥脱综合征患者眼压在正常范围内，一旦Ghrelin房水浓度降低了，剥脱综合征患者就开始出现PEXG。

2.5Ghrelin与青光眼 Ghrelin主要通过抗氧化损伤、抑制凋亡、减少Muller细胞胶质增生，发挥对青光眼患者视网膜的保护作用。氧化应激、脂质过氧化和亚硝化应激在青光眼视神经损伤进展中起着重要作用。学者们验证了青光眼小鼠模型房水中MDA、一氧化氮、诱导型一氧化氮合酶水平均高于正常小鼠，而经过Ghrelin处理后的青光眼模型小鼠上述物质的房水浓度与正常小鼠无明显差异，且明显低于青光眼模型小鼠[17，27]。研究显示，Ghrelin显著降低了眼压升高导致的Cleaved-caspase3蛋白水平增加，同时减少了慢性高眼压(COH)动物模型视网膜中凋亡细胞的数量，增加了RGCs的存活率，从而发挥视网膜及视神经保护作用；此外，Ghrelin挽救了眼压升高诱导的自噬相关蛋白LC3-Ⅱ/Ⅰ和beclin1水平的升高[18]。该研究还发现Ghrelin处理可以抑制COH动物模型视网膜中Akt/mTOR信号通路活性下降。由于GHSR-1a定位于RGCs，因此在Ghrelin治疗过程中，GHSR-1a表达升高可能为RGCs抵抗细胞凋亡提供了直接的保护作用。

此外，Ghrelin能有效抑制Muller细胞胶质增生。正常情况下，Muller细胞中不存在胶质纤维酸性蛋白(GFAP)，GFAP仅存在于星形胶质细胞中，而波形蛋白是Muller细胞中天然的细胞骨架成分，当发生青光眼视神经损伤时，GFAP和波形蛋白免疫反应活性明显增强，Muller细胞和星形胶质细胞中的波形蛋白增加会加重视网膜神经纤维层的损伤。S-100蛋白是成年哺乳动物视网膜Muller细胞的特异性标志物，Muller细胞损伤时S-100蛋白反应性升高。Can等[27]通过对青光眼模型大鼠的研究发现，Ghrelin治疗组S-100蛋白免疫反应性下降。

2.6Ghrelin与帕金森病(PD)视网膜病变 Liu等[28]探讨了Ghrelin对鱼藤酮诱导的PD模型大鼠RGCs的神经保护作用。由于鱼藤酮对线粒体复合体I活性的抑制作用，长期接触鱼藤酮被认为是发生PD的危险因素。PD患者会发生绝对敏感度、时间敏感度、空间对比敏感度、色觉等视觉功能损伤，其视网膜神经纤维层厚度也会减小。Ghrelin通过作用于GHSR-1a，抑制RGCs细胞的凋亡，保护大鼠RGCs免受鱼藤酮的侵袭，恢复线粒体功能，这种作用与激活RGCs细胞内的Akt/mTOR信号通路有关。因此，以GHSR-1a为靶点是治疗PD视网膜病变的新方向。

2.7Ghrelin与缺血性视网膜病变(OIR) 增殖性糖尿病视网膜病(PDR)和早产儿视网膜病初期特征为视网膜缺氧导致的微血管损伤。随着病变发展，视网膜前血管过度增生并逐渐形成纤维瘢痕，最终导致视网膜脱离。侯丽丽等[29]研究发现Ghrelin对高糖环境下人RPE细胞产生了抗氧化应激作用。

Zaniolo等[18]建立了低氧诱导的OIR大鼠模型，发现在视网膜病变的不同阶段，Ghrelin-GHSR-1a信号通路可对视网膜血管系统发挥相反的作用，可能具有治疗PDR的潜力。在初期，玻璃体内注射GHSR-1a激动剂，可防止血管闭塞，有利于维持视网膜血管的完整性，从而维持视网膜组织氧和营养灌注，避免进一步组织缺氧导致的病理性视网膜血管增生。此时，Ghrelin可有效诱导产生胰岛素样生长因子-1和血管内皮生长因子来发挥血管保护作用。然而，在新生血管阶段，Ghrelin通过激活GHSR-1a促进病理性新生血管形成。这时用药物拮抗GHSR-1a，可以显著减少病理性新生血管的形成。因此，需要谨慎的剂量和用药时间，以确保干预治疗的适当性。

3 展望

目前尚未见关于Ghrelin毒性的报道，它源自机体，安全无毒，在涉及氧化损伤、炎症、凋亡等机制的眼部疾病治疗中可发挥一定效果，可能为白内障、青光眼、视网膜病变的治疗带来新突破。目前研究热点集中在Ghrelin对晶状体和视网膜的抗氧化损伤作用，以及与眼压、青光眼的关系，并且对能否治疗葡萄膜炎进行了初步探索。

现已证实Ghrelin存在于眼部组织与房水中，但其透过血-视网膜屏障的能力尚不明确。Ghrelin作为一种能够影响全身代谢的肽类，在选择给药方式、剂型、剂量时，不能忽略对其他系统的影响。另外，Ghrelin可能具有降眼压作用，现有的实验没能证实其是否能降低正常人或实验动物的眼压，将其设计用来治疗白内障、视网膜病变的同时，对眼压的影响也应考虑在内。而且上述研究发现Ghrelin可能对同类疾病或同种疾病不同时期有不同的作用。目前关于Ghrelin的动物实验、临床研究还不完善，它对眼部保护作用的机制还有待进一步研究。