非侵入性电刺激治疗视网膜色素变性的研究进展

陆秉文，谢立科，巢国俊

视网膜色素变性（retinitis pigmentosa，RP）亦称色素性视 网膜炎，是一种遗传性视网膜疾病，视网膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）细胞性质改变及光感受器细胞的退行性病变为其主要致病因素，典型特征为夜盲、双眼视力明显下降、视野逐渐向心性缩窄等，具有极高的致盲率，预后不良。目前，现代医学对于RP 尚无确切有效的预防和治疗方法。电刺激可以通过侵入性或非侵入性的方法来实施，在治疗眼部疾患、修复患者视力障碍并提高视网膜细胞存活率等方面具有潜在价值。其中，非侵入性电刺激包括经角膜电刺激（transcorneal electrical stimulation，TES）、经眼睑电刺激、经眼眶电刺激以及电针（electroacupuncture，EA）治疗等，具备无创且易实施、不良反应轻微、并发症少等优点，尤其是TES及EA被证实在减轻RP患者临床症状、改善视功能方面愈发突显出重要作用及研究价值[1]。本文对近年来非侵入性电刺激治疗RP的研究进展进行综述，现报道如下。

1 RP的病理生理特点

1.1 西医发病机制

RP为基因遗传性疾病，其发病机制复杂，主要与光感受器细胞基因改变有关。迄今已鉴定出260 多个与人类视网膜遗传性退化相关的致病基因[2]，其中与RP 相关的达89个[3]，导致视杆细胞的原发性变性和视锥细胞的继发性变性。视网膜神经节细胞（retinal ganglion cell，RGC）和RPE 细胞的进一步萎缩、视网膜内层的结构紊乱及视网膜血供的减少，使视网膜外层结构受损，最终导致视力下降[4]。研究[5]证实，小胶质细胞激活在RP发病机制中起关键作用：在正常视网膜中，小胶质细胞主要聚集在丛状层（限于视网膜内层），其长突起可持续监测微环境稳态；光感受器细胞退化会迅速激活小胶质细胞，导致其迁移到受损层并转化为吞噬细胞，与浸润进来的血细胞相互作用；与此同时，视网膜外层的这些被激活的小胶质细胞会加剧感光细胞的死亡，并分泌大量促炎性神经毒素。同时近年研究[6]发现，RP患者多存在血液流变学改变和视网膜微循环障碍；组织病理学研究[7]亦显示，RP患眼的视网膜和脉络膜都有重要的血管重塑。

1.2 中医病因病机

中医学对RP 的认识已有悠久的历史，但未赋予具体病名，并将其纳入“高风内障”“高风雀目”“阴风障”等范畴。最早记载于隋朝巢元方所著《诸病源候论·目病诸候》曰[8]：“人有昼而精明，至暝则不见物，世谓之雀目。言其如鸟雀，暝便无所见也”，对RP的发病机理有“肝气不足，致患此疾”“此阳衰不能抗阴之病”“雀目者，日落即不见物也，此由肝虚血少，有初时好眼，患成雀目者，而亦有生成如此，并由父母遗体，日落即不见物，不必治，治亦无效”等阐述，说明本病的发病原因有先天及后天之分，且预后极差。清代医家刘耀先所著《眼科金镜》[9]中认为“阳光不足，肾阴亏虚”责于肝肾亏虚；“元气下陷”责于脾气虚弱，此为RP 的病因病机。后世众多医家、学者对其病因病机进一步分析，认为该病以虚为本，虚瘀夹杂，系由先天禀赋不足，元阳虚衰，肝肾脾虚血滞，血脉枯涩，脉道不通，经血不能上荣；或脾肾阳虚，阳气虚衰不能抗阴，清气下陷所致，主要涉及肾、肝、脾三脏，肾阳不足、肝肾阴虚、脾胃气虚为其主要证型[10]。

2 电刺激治疗RP的作用机制

早在1750 年，电刺激就已经被应用来操纵中枢神经系统，以产生光的视觉感受[11]，后成为一种被广泛应用于周围神经系统损伤后康复的治疗方法[12-14]。近年来，该治疗手段被用于多种眼科疾病的治疗。已有研究[15-20]表明，一定电流强度的眼表电刺激能够改善多种视网膜和视神经退行性疾病患者的视觉功能。

2.1 电刺激对视网膜神经元的影响

神经元的激活和生理性电活动对其存活非常重要。研究[21]证明，神经系统有一定的再生能力，若将已经退化或受损的神经元置于适宜的环境，可促进神经元的激活和生理性电活动的恢复，使其再生。神经元去极化（生理性电活动）能够触发免疫因子和神经活性物质的转录和翻译，促进自由离子的运动（如Ca2+内流）和血管扩张，同时激活细胞内的抗凋亡信号通路，这些作用均能够促进神经元的存活[22]。然而，当RGC 因为萎缩退化或视神经受损伤中断后，神经元正常的生理活性难再维持，光电信号无法传递至下一级神经元。此时，通过外源性电刺激被动增强残存神经元及中枢的电活动对促进神经元存活，维持光电信号传递具有重要意义。2002 年，MORIMOTO T 等[23]发现，用电刺激视神经可以增加视神经切断后RGC的存活率；后续该团队的进一步研究[24]表明，TES 通过增加胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）的表达水平来维持视神经切断后RGC 的存活。其后，CHOW AY 等[25]于2004 年通过在RP 患者视网膜下植入芯片的方式证明，外源性阈上强度的电流刺激能够激活残存神经元以及中枢的电活动，改善局部微环境，提高视功能。

2.2 电刺激对视网膜小胶质细胞的影响

神经退化或受损后小胶质细胞活化，白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）以及肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等炎性介质会大量释放，从而加重损伤，加速疾病的进展[26]。NI YQ 等[27]研究发现，TES 可以抑制光诱导光感受器退化大鼠中小胶质细胞的炎症作用，同时上调神经营养因子的表达；TES 作用后B 细胞淋巴瘤2（Bcell lymphoma，Bcl-2）、睫状神经营养因 子（ciliary nerve trophic factor，CNTF）和脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）上调，且Bcl-2 相关x 蛋白（Bcl-2 associated x protein，Bax）下调。

2.3 电刺激对视网膜基因及蛋白表达的影响

WILLMANN G 等[28]通过全基因组分析在对大鼠的研究中发现，TES（1 ms双向脉冲，20 Hz，200 μA）治疗1 h后，490个基因在电刺激组中差异表达，包括与神经保护相关的基因，如Bax、肿瘤坏死因子家族成员等。KANAMOTO T 等[29]采用蛋白组学分析了TES 治疗对成年Wistar 大鼠视网膜的影响，并发现TES 能够上调25 种细胞功能蛋白的表达，包括神经元传导相关蛋白、细胞信号蛋白、结构蛋白、代谢蛋白和免疫蛋白等。

2.4 电刺激对神经炎症的抑制作用

近年来，越来越多的基础研究[30]表明，EA 可以在中枢神经系统疾病（如缺血性脑中风、阿尔茨海默病、创伤性脑损伤、脊髓损伤、帕金森氏病和血管性痴呆）和外周神经系统疾病（如手术损伤和注射脂多糖后）的动物模型中，显著减轻神经炎症，其作用包括激活α7 烟碱乙酰胆碱受体信号通路和P2 型嘌呤能受体，抑制核因子κB，减轻氧化应激和NOD 样受体蛋白3炎症小体激活引起的继发损伤等。

2.5 电刺激对大脑及视网膜血流量的调节作用

BITTNER AK 等[31]通过随机对照试验研究了21 名RP 患者经TES 治疗或EA 治疗后视觉功能和眼视网膜血流（retinal blood flow，RBF）的变化，发现TES 及EA 治疗后平均球后视网膜中央动脉（central retinal artery，CRA）平均流速及黄斑血管的RBF均有显著改善。

3 非侵入性电刺激在RP中的临床应用

3.1 经角膜电刺激

TES 通过将电极放置在角膜上来施行电刺激治疗，Dawson-Trick-Litzkow（DTL）电极和角膜接触镜电极（ERGjet 电极）是临床研究中的2 种常用电极，而在动物实验中往往使用金或银质的角膜环状电极代替，通过非侵入性的方法来激活视网膜“休眠”细胞。TES 治疗通常在一个安静、光线昏暗的房间里进行，患者躺卧位，头部呈45 °角，系统的稳定性在这个位置较容易保持。在治疗期间，刺激装置可同时测量电极的实时电阻，若电阻超过15,000 V，则会发出警报，以保证电极和体位的稳定。

GEKELER F 等[32]研究了TES 治疗在各种眼部疾病（如RP、青光眼、弱视等）中的安全性和可行性，并发现使用DTL电极的TES 治疗是安全、快速且可靠的。2011 年，1 项临床研究[33]通过前瞻性、随机和部分盲法，首次探究了TES 治疗RP 患者的疗效和安全性。该研究将24 例患者分为假手术组、66% 及150% 的电光幻 觉阈值（electrical phosphene threshold，EPT）组，连续6 周接受TES（5 ms 双相脉冲，20 Hz，DTL电极）治疗，每周1次，每次治疗30 min，其初步研究结果表明患者对治疗耐受良好，没有角膜干燥、明显的眼部异物不适感等不良事件的发生，且TES 治疗（150% EPT）对RP 患者视野和视网膜电图（electroretinography，ERG）的改善有着积极的影响[33]。之后，该团队[34]又设计了1项样本量更大、观察时间更长的临床试验，对52 例RP 患者进行TES 治疗，患者分为假手术组、150%及200% EPT 组，连续治疗52 周。结果发现，与假手术组相比，150%及200% EPT 组患者的视锥细胞功能均显著改善，200% EPT 组患者的视杆细胞功能亦明显提高[34]。英国的另1项开放性多中心研究对14例RP 患者每周进行TES 治疗，连续治疗6个月，6个月时的视觉功能检测结果表明，虽然对照组和治疗组无明显差异，但TES 在RP 患者中安全简便且耐受性较好，仍是一种有潜力的治疗选择[35]。DIADAR YIGIT D 等[36]对15 例RP 患者的30 只眼设计了1 项前瞻性、随机、对侧眼对照研究，每周进行30 min 的TES治疗，连续6个月，并在进行TES前后对患者进行全面评估，包括全面眼科检查、视野、全视野视网膜电图、多焦视网膜电图（multi-focal electroretinography，mfERG）、微视野和光学相干断层扫描，结果发现TES治疗可延缓光感受器细胞的退化速度。该研究[36]认为，200% EPT 的刺激电流设置可达到最佳的治疗效果，其机理可能是退化的细胞越多，就需要更多的刺激；但最优化的刺激策略仍需要更多的临床研究来进一步证实，从而找到最佳的方法，获得最大的治疗效果。其后，根据SMITH HB 等[37]的分级系统，DEMIR MN 等[38]将研究中的EPT值设为200%，对21例早期RP患者进行连续12次的TES 治疗，间隔7 d，患者最佳矫正视力（best corrected visual acuity，BCVA）及mfERG 的P1 振幅均明显提高，表明TES 治疗对视锥细胞功能的恢复具有积极的作用，而在疾病的早期进行TES治疗可能因有更多的“休眠”细胞被激活，从而获得更佳的效果。为了探究TES 作用的维持时间，SINIM KAHRAMAM N 等[39]设计了1项大样本临床试验，对101例不同阶段的RP 患者的202 只眼进行研究，连续治疗8 周，每周1 次，每次给予30 min 的TES 治疗，随访观察6 个月，结果表明TES 治疗后1 个月，患者的BCVA、视野检查、mfERG 的P1振幅及P1潜伏期均能得到明显改善，但这些改善在6个月的随访中逐渐消失，说明TES治疗虽然有效但其作用可能是短暂的，为了维持其保护作用，可能需要重复治疗。

3.2 电针

针灸是基于中医学理论最古老的辅助疗法之一，而EA是电刺激在针刺中的现代应用，通过电刺激身体上的特定穴位，从而调节某些器官的功能，治疗多种病，被广泛应用于临床[40]。EA 的不同刺激类型可产生不同的治疗效果，如高刺激频率的EA治疗可激活交感神经系统，引起应激反应；而低刺激频率的EA 治疗可激活副交感神经系统，获得更快的镇痛和麻醉效果，并可调节“休眠”细胞的生理功能[40]。EA 目前被广泛用于多种眼科疾病，尤其是视神经萎缩、RP等退行性疾病的治疗[41]，其与传统针灸相比的优势主要体现在以下2个方面：（1）EA的应用与单纯针刺“行针”的机制相同，但在辨证施治的基础上加强了活血通络的作用，可更好地改善全身气血及眼部微循环；（2）使用过程中可对EA的刺激频率及强度进行调节，从而针对疾病的不同阶段起到针对性的治疗效果。

刘坚等[42]采用EA 治疗原发性RP 患者65 例（130 只眼），总有效率高达70.8%，这些患者的视力均有不同程度的提高，视野缺损及ERG 结果亦有一定改善；且该研究发现随着EA 的疗程增加，治疗效果亦随之提高，而停止治疗，治疗效果则会下降，疾病仍会进一步发展。白鹏等[43]对37 例RP 患者进行了EA和单纯针刺治疗的随机对照试验，发现EA较单纯针刺能更明显地改善RP 患者的视力，提高视野检查中的平均光敏度，并对光感受器细胞层及神经纤维层损伤有更好的修复作用（ERG中a波振幅的升高、b波潜伏期的缩短）。

综上，从近年来有关TES及EA治疗的临床结果分析，这2 种非侵入性电刺激疗法对RP 治疗作用确切，尤其是对于BCVA 仍较好（＞0.1）且病程较短的患者疗效更加显著；长期不间断地进行电刺激治疗，对于疗效的巩固及提高具有重要意义。

4 小结

RP 作为一种临床上常见的慢性、进行性遗传性视网膜疾病，预后多不良，严重影响患者生存质量，但因发病机制仍未阐明，迄今无有效的治疗方法。现阶段治疗RP 有药物营养支持、神经保护、干细胞移植、基因治疗、光遗传学技术、视网膜假体等多种方法，但还是存在许多亟待解决的问题，如移植物资源、视网膜下注射技术等，且长期的影响和潜在损害还有待观察。非侵入性电刺激作为一种新的治疗手段，具有独特优势，如EA治疗可将现代医学和传统中医学相结合，虽然无法纠正基因水平的改变从根本上治疗该疾病，但在减轻RP患者临床症状，延缓该病的发生、发展方面有着重要的作用，在未来临床RP的治疗中具有较好的前景。