青光眼的視神經(jīng)保護(hù)及視神經(jīng)再生策略

方家華， 徐尤學(xué)， 李靜波， 張祖海 (長江大學(xué)附屬荊州市第一人民醫(yī)院眼科， 荊州 434000;湖北省京山縣羅店醫(yī)院眼科;通訊作者，E-mail:zhangzuhai787@sina.com)

青光眼是各種病理過程所導(dǎo)致的進(jìn)展性視神經(jīng)變性疾病，伴有特征性的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞軸突丟失，視神經(jīng)結(jié)構(gòu)和視功能損害［1］。好發(fā)于老年人，眼內(nèi)壓升高是主要的危險(xiǎn)因素。據(jù)估計(jì)，到2020年全世界將有7 960萬人患有青光眼［2］，是僅次于白內(nèi)障的全球第二大致盲疾病，但白內(nèi)障可以通過手術(shù)復(fù)明，而青光眼所致的視力喪失是不可逆的，因此危害更大。

傳統(tǒng)的青光眼治療主要是降眼壓，但是一些患者在眼壓控制后，視神經(jīng)損傷繼續(xù)加重。因此，在青光眼的治療中，降低眼壓與視神經(jīng)保護(hù)應(yīng)該同時(shí)進(jìn)行［3］，而在未來的青光眼治療中，還包括視神經(jīng)的再生［4］。

1 青光眼的視神經(jīng)保護(hù)策略

雖然降眼壓藥物有改善視神經(jīng)灌注的作用，但是，嚴(yán)格意義的視神經(jīng)保護(hù)劑與降眼壓無關(guān)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，有數(shù)百種藥物在體外實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出神經(jīng)保護(hù)作用，但是，大部分在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中并不理想，進(jìn)入臨床試驗(yàn)的更是寥寥。目前僅有兩種藥物應(yīng)用于臨床，一種是NMDA受體抑制劑美金剛胺，用于治療阿爾茨海默病，即老年性癡呆;另一種是利魯唑，治療肌萎縮側(cè)索硬化癥［5］。迄今為止，還沒有治療青光眼的神經(jīng)保護(hù)劑推向臨床。

歷時(shí)7年，由Allergen公司資助，耗資8千萬美元，有2 200個(gè)開角型青光眼患者參加的美金剛胺Ⅲ期臨床試驗(yàn)，在2008年結(jié)束，并沒有達(dá)到預(yù)期效果［6，7］。青光眼與阿爾茨海默病有很多相似之處，但美金剛胺在青光眼臨床試驗(yàn)中并不理想，考慮可能的原因:一是目前的檢測手段還不能檢測到美金剛胺的視神經(jīng)保護(hù)作用，另一個(gè)原因可能是臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理［6］。雖然遭遇到重大挫折，但青光眼的視神經(jīng)保護(hù)研究不會(huì)停止［3］。

青光眼神經(jīng)保護(hù)藥物必須滿足4個(gè)條件:在視網(wǎng)膜或視神經(jīng)有特異性靶點(diǎn);靶點(diǎn)活化后，必須能夠激活下游通路，增強(qiáng)對毒性損傷的抵抗力;藥物必須能夠到達(dá)視網(wǎng)膜，并且達(dá)到有效濃度;神經(jīng)保護(hù)作用必須在臨床試驗(yàn)中得到驗(yàn)證［8］。下面闡述青光眼的視神經(jīng)保護(hù)策略。

1.1 NMDA受體抑制劑 NMDA受體抑制劑用于青光眼的視神經(jīng)保護(hù)研究主要與谷氨酸興奮性毒性有關(guān)。早在1957年就發(fā)現(xiàn)，谷氨酸可以引起內(nèi)層視網(wǎng)膜的損傷［9］。在高眼壓模型或青光眼患者的玻璃體內(nèi)谷氨酸濃度升高，作用于NMDA、AMPA和KA受體，引起鈣離子內(nèi)流，細(xì)胞內(nèi)鈣離子超載，誘發(fā)一系列毒性反應(yīng)，最終細(xì)胞死亡。在3種受體中，起主要作用的是NMDA受體。

生理濃度的谷氨酸對細(xì)胞活動(dòng)是必要的，完全或過度阻滯NMDA受體將導(dǎo)致嚴(yán)重的副作用，MK-801基于這種原因沒有進(jìn)入到臨床試驗(yàn)的高級階段［4，10］。美金剛胺是一種中等親和力的 NMDA受體拮抗劑，能夠用于臨床與其中度、快速、電壓依賴性阻滯受體有關(guān)［11］。因此，NMDA受體阻滯劑能否應(yīng)用于臨床與其抑制受體的電生理特征有關(guān)。

1.2 β淀粉樣蛋白抑制劑 蛋白聚集是多種神經(jīng)變性疾病的特征。β淀粉樣蛋白從淀粉樣前體蛋白衍生而來，最常見的是一種40－42個(gè)氨基酸殘基組成的蛋白，這種蛋白聚集引起神經(jīng)毒性。在實(shí)驗(yàn)性青光眼模型中，視網(wǎng)膜中 β淀粉樣蛋白表達(dá)升高［12］，而給予β淀粉樣蛋白抗體治療后，視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的凋亡減少［13］，β淀粉樣蛋白引起的毒性可能與NMDA受體信號通路激活有關(guān)［14］。

1.3 一氧化氮合酶抑制劑 生理?xiàng)l件下，一氧化氮參與神經(jīng)遞質(zhì)釋放，神經(jīng)內(nèi)分泌等功能;但大量一氧化氮可導(dǎo)致細(xì)胞DNA崩解，發(fā)生細(xì)胞凋亡。興奮性氨基酸或視網(wǎng)膜缺血可介導(dǎo)神經(jīng)型一氧化氮合酶產(chǎn)生過量一氧化氮，導(dǎo)致視網(wǎng)膜損傷［15］。誘導(dǎo)型一氧化氮合酶抑制劑氨基胍，以及非特異性一氧化氮合酶抑制劑L-N－硝基精氨酸甲酯可減少高眼壓模型中的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞死亡［16］。

1.4 神經(jīng)生長因子 向玻璃體或視神經(jīng)損傷處注射腦源性神經(jīng)生長因子(BDNF)，睫狀神經(jīng)生長因子(CNTF)等，或者向玻璃體腔注射編碼 BDNF，CNTF基因的腺病毒載體，使神經(jīng)生長因子持續(xù)表達(dá)，均可促進(jìn)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞存活［17－19］。

1.5 膽堿酯酶抑制劑 加蘭他敏是一種小分子的膽堿酯酶抑制劑，用于阿爾茨海默病的治療，最近發(fā)現(xiàn)，加蘭他敏具有神經(jīng)保護(hù)作用。在鼠的實(shí)驗(yàn)性青光眼模型中，加蘭他敏激活M1和M4型毒蕈堿型乙酰膽堿受體，從而減少視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的損傷，其神經(jīng)保護(hù)作用與降眼壓無關(guān)［20］。

1.6 多靶點(diǎn)藥物 近30年的藥物發(fā)現(xiàn)實(shí)踐中，單一靶點(diǎn)的藥物受到青睞，多靶點(diǎn)藥物因其具有與治療無關(guān)的藥理作用，因此常被稱為垃圾藥物［21］。但是最近幾年，隨著基因組學(xué)以及功能蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)多靶點(diǎn)藥物可能比單一靶點(diǎn)藥物在治療復(fù)雜神經(jīng)變性疾病方面更有效，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)合成的多靶點(diǎn)藥物，使其作用靶點(diǎn)與疾病具有一一對應(yīng)的關(guān)系。

雙七他克林即是通過計(jì)算機(jī)人工合成的多靶點(diǎn)藥物，具有抑制膽堿酯酶、NMDA受體、一氧化氮合酶、β淀粉樣蛋白等多種藥理作用［22］。在腦缺血模型中，雙七他克林具有明顯的神經(jīng)保護(hù)作用［23］。我們發(fā)現(xiàn)，雙七他克林對谷氨酸引起的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞損傷具有保護(hù)作用［24］，并且通過膜片鉗技術(shù)證實(shí)了其中的一個(gè)靶點(diǎn)，即對視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞NMDA受體具有抑制作用［25］。

多靶點(diǎn)藥物在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病及外傷中表現(xiàn)出了很好的應(yīng)用前景，目前有數(shù)種藥物在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。用于艾滋病的雞尾酒療法，即是多靶點(diǎn)治療的成功范例。青光眼是一種具有復(fù)雜發(fā)病機(jī)制的神經(jīng)變性疾病，我們認(rèn)為多靶點(diǎn)藥物對于青光眼視神經(jīng)變性具有潛在的應(yīng)用價(jià)值［26］。

2 青光眼視神經(jīng)再生策略

視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的死亡是不可逆的，沒有得到有效控制的青光眼最終會(huì)失明，對這些患者來說，視神經(jīng)再生提供了恢復(fù)視力的唯一希望。但是，視神經(jīng)再生面臨很多困難［27，28］。能夠分化成視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的干細(xì)胞需要鑒定和向視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞誘導(dǎo)分化，這些細(xì)胞移植到眼內(nèi)后，不能有排斥反應(yīng);局部微環(huán)境要有利于軸突生長，青光眼患者篩板的星形膠質(zhì)細(xì)胞和視網(wǎng)膜的Müller細(xì)胞改變了局部的微環(huán)境，但仍然需要利用這些變化促進(jìn)視盤軸突生長［29］;此外，移植成功后的細(xì)胞還需要與視網(wǎng)膜神經(jīng)元和腦部神經(jīng)元形成功能性突觸，維持視路信號的傳導(dǎo)［30］。從臨床應(yīng)用來看，視神經(jīng)再生似乎是很遙遠(yuǎn)的事情，但一些研究已經(jīng)取得了初步的成功。

2.1 干細(xì)胞或前體細(xì)胞分化為視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞樣細(xì)胞并融合到視網(wǎng)膜 大量研究證實(shí)，干細(xì)胞治療促進(jìn)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞存活主要與干細(xì)胞提供神經(jīng)營養(yǎng)因子有關(guān)。胚胎和成年人的干細(xì)胞以及前體細(xì)胞已經(jīng)應(yīng)用到青光眼模型中［31］。這種治療是否成功，取決于移植細(xì)胞是否能夠成功地轉(zhuǎn)化為具有視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞特征的細(xì)胞，以及是否改善了視功能。大腦特異性同源盒/POU結(jié)構(gòu)域蛋白3(Brn3)被認(rèn)為是前體細(xì)胞分化為視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的主要標(biāo)志［32］，視功能的檢查包括多焦視網(wǎng)膜電圖和視覺誘發(fā)電位。有幾種干細(xì)胞或前體細(xì)胞注射到實(shí)驗(yàn)性青光眼動(dòng)物的玻璃體內(nèi)，顯示出視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的特征，這些細(xì)胞包括來源于胚胎眼組織的干細(xì)胞，海馬源性神經(jīng)干細(xì)胞，以及視網(wǎng)膜的Müller細(xì)胞［33］等。

2.2 創(chuàng)建有利用軸突生長的環(huán)境 神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)在軸突生長過程中起到了關(guān)鍵性作用。眼壓升高可激活視網(wǎng)膜和篩板的膠質(zhì)細(xì)胞，包括Müller細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞［34］，這些細(xì)胞激活后，分泌基質(zhì)金屬蛋白酶和基質(zhì)蛋白，引起視神經(jīng)頭部細(xì)胞外基質(zhì)的重塑，形成了不利于軸突生長的微環(huán)境。

在視神經(jīng)再生的模型中，使用對星形膠質(zhì)細(xì)胞有毒性的物質(zhì)可促進(jìn)軸突生長，視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞軸突從視神經(jīng)殘端發(fā)芽生長的能力明顯增強(qiáng)［35］。表皮生長因子受體參與膠質(zhì)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，在青光眼模型中，使用表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑后，膠質(zhì)細(xì)胞的活性受到了抑制，從而減輕了視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的損傷［36，37］。活化的視盤星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌基質(zhì)金屬蛋白酶，使視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞錨定所必需的細(xì)胞外基質(zhì)被破壞，導(dǎo)致了不利于視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞生長的微環(huán)境，基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑GM6001可阻止谷氨酸興奮性模型中視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的死亡［38］。

2.3 促進(jìn)軸突生長和尋徑 如果要改善視神經(jīng)功能，必須促進(jìn)殘存視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞、移植視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞或前體細(xì)胞的軸突生長。幾種神經(jīng)生長因子具有這種作用，向玻璃體腔注射 CNTF［27，39］，或者注射腺病毒載體傳送成纖維細(xì)胞生長因子2(FGF-2)，可使受視神經(jīng)擠壓傷后的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞軸突生長［40］。此外，移植嗅覺鞘細(xì)胞可以穿透膠質(zhì)瘢痕，也可促進(jìn)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞軸突生長，可能與其分泌基質(zhì)金屬蛋白酶或改變局部微環(huán)境有關(guān)［41］。新型納米技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了有利于軸突生長的環(huán)境。碳納米纖維可使祖細(xì)胞向神經(jīng)細(xì)胞分化，而不是向膠質(zhì)細(xì)胞分化，可能與其輸送神經(jīng)突生長因子有關(guān);自組裝納米纖維可在細(xì)胞周圍形成高密度神經(jīng)突生長因子的微環(huán)境，優(yōu)于傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)方法［42］。

3 結(jié)語

青光眼是一種神經(jīng)變性疾病，治療策略包括三個(gè)方面:一是開發(fā)藥物或新療法降低眼壓，改善視盤灌注;二是開發(fā)藥物拯救受傷的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，即神經(jīng)保護(hù)治療;三是在將來有可能實(shí)現(xiàn)的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞再生。降眼壓是目前唯一可得的治療方法，將來還需要給予視神經(jīng)保護(hù)及視神經(jīng)再生治療。

［1］ Varma R，Peeples P，Walt JG，et al.Disease progression and the need for neuroprotection in glaucoma management［J］.Am J Manag Care，2008，14:S15 －19.

［2］ Quigley HA，Broman AT.The number of people with glaucoma worldwide in 2010 and 2020［J］.Br J Ophthalmol，2006，90:262－267.

［3］ Quigley HA.Clinical trials for glaucoma neuroprotection are not impossible［J］.Curr Opin Ophthalmol，2012，23:144 － 154.

［4］ Cheung W，Guo L，Cordeiro MF.Neuroprotection in glaucoma:drug-based approaches［J］.Optom Vis Sci，2008，85:406 －416.

［5］ Levin LA，Peeples P.History of neuroprotection and rationale as a therapy for glaucoma［J］.Am J Manag Care，2008，14:S11 －14.

［6］ Osborne NN.Recent clinical findings with memantine should not mean that the idea of neuroprotection in glaucoma is abandoned［J］.Acta Ophthalmol，2009，87:450 －454.

［7］ Danesh-Meyer HV，Levin LA.Neuroprotection:extrapolating from neurologic diseases to the eye［J］.Am J Ophthalmol，2009，148:186－191 e182.

［8］ Wheeler L，WoldeMussie E，Lai R.Role of alpha-2 agonists in neuroprotection［J］.Surv Ophthalmol，2003，48(Suppl 1):S47 －51.

［9］ Lucas DR，Newhouse JP.The toxic effect of sodium L-glutamate on the inner layers of the retina［J］.AMA Arch Ophthalmol，1957，58:193 －201.

［10］ Volbracht C，van Beek J，Zhu C，et al.Neuroprotective properties of memantine in different in vitro and in vivo models of excitotoxicity［J］.Eur J Neurosci，2006，23:2611 －2622.

［11］ Johnson JW，Kotermanski SE.Mechanism of action of memantine［J］.Curr Opin Pharmacol，2006，6:61 －67.

［12］ McKinnon SJ，Lehman DM，Kerrigan-Baumrind LA，et al.Caspase activation and amyloid precursor protein cleavage in rat ocular hypertension［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，2002，43:1077 －1087.

［13］ Guo L，Salt TE，Luong V，et al.Targeting amyloid-beta in glaucoma treatment［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2007，104:13444 －13449.

［14］ Shimazawa M，Inokuchi Y，Okuno T，et al.Reduced retinal function in amyloid precursor protein-over-expressing transgenic mice via attenuating glutamate-N-methyl-d-aspartate receptor signaling［J］.J Neurochem，2008，107:279 －290.

［15］ Toda N，Nakanishi-Toda M.Nitric oxide:ocular blood flow，glaucoma，and diabetic retinopathy［J］.Prog Retin Eye Res，2007，26:205－238.

［16］ Neufeld AH，Das S，Vora S，et al.A prodrug of a selective inhibitor of inducible nitric oxide synthase is neuroprotective in the rat model of glaucoma［J］.J Glaucoma，2002，11:221 －225.

［17］ MacLaren RE，Buch PK，Smith AJ，et al.CNTF gene transfer protects ganglion cells in rat retinae undergoing focal injury and branch vessel occlusion［J］.Exp Eye Res，2006，83:1118 －1127.

［18］ Sieving PA，Caruso RC，Tao W，et al.Ciliary neurotrophic factor(CNTF)for human retinal degeneration:phase I trial of CNTF delivered by encapsulated cell intraocular implants［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2006，103:3896 －3901.

［19］ Jiang C，Moore MJ，Zhang X，et al.Intravitreal injections of GDNF-loaded biodegradable microspheres are neuroprotective in a rat model of glaucoma［J］.Mol Vis，2007，13:1783 －1792.

［20］ Almasieh M，Zhou Y，Kelly ME，et al.Structural and functional neuroprotection in glaucoma:role of galantamine-mediated activation of muscarinic acetylcholine receptors［J］.Cell Death Dis，2010，1:e27.

［21］ Van der Schyf CJ，Youdim MB.Multifunctional drugs as neurotherapeutics［J］.Neurotherapeutics，2009，6:1 － 3.

［22］ Li W，Mak M，Jiang H，et al.Novel anti-Alzheimer’s dimer bis(7)-cognitin:cellular and molecular mechanisms of neuroprotection through multiple targets［J］.Neurotherapeutics，2009，6:187－201.

［23］ Zhao Y，Li W，Chow PC，et al.Bis(7)-tacrine，a promising anti-Alzheimer＇s dimer，affords dose-and time-dependent neuroprotection against transient focal cerebral ischemia［J］.Neurosci Lett，2008，439:160 －164.

［24］ Fang JH，Wang XH，Xu ZR，et al.Neuroprotective effects of bis(7)-tacrine against glutamate-induced retinal ganglion cells dam-age［J］.BMC Neurosci，2010，11:31.

［25］ Zhang ZH，Liu YW，Jiang FG，et al.Bis(7)-tacrine protects retinal ganglion cells against excitotoxicity via NMDA receptor inhibition［J］.Int J Ophthalmol，2011，4:125 －130.

［26］ Fang JH，Jiang FG，Li JB，et al.Rationale for the use of multifunctional drugs as neuroprotective agents for glaucoma［J］.Neural Regen Res，2012，7:313 －318.

［27］ Wein FB，Levin LA.Current understanding of neuroprotection in glaucoma［J］.Curr Opin Ophthalmol，2002，13:61 －67.

［28］ Levin LA.Neuroprotection and regeneration in glaucoma［J］.Ophthalmol Clin North Am，2005，18:585 －596.

［29］ Isenmann S，Kretz A，Cellerino A.Molecular determinants of retinal ganglion cell development，survival，and regeneration［J］.Prog Retin Eye Res，2003，22:483 －543.

［30］ Fukuda Y，Watanabe M，Sawai H，et al.Functional recovery of vision in regenerated optic nerve fibers［J］.Vision Res，1998，38:1545－1553.

［31］ Fischer AJ.Neural regeneration in the chick retina［J］.Prog Retin Eye Res，2005，24:161 －182.

［32］ Surgucheva I，Weisman AD，Goldberg JL，et al.Gamma-synuclein as a marker of retinal ganglion cells［J］.Mol Vis，2008，14:1540－1548.

［33］ Fischer AJ，Bongini R.Turning Muller glia into neural progenitors in the retina［J］.Mol Neurobiol，2010，42:199 －209.

［34］ Dezawa M，Adachi-Usami E.Role of Schwann cells in retinal ganglion cell axon regeneration［J］.Prog Retin Eye Res，2000，19:171－204.

［35］ Wang Y，Wang D，Wu N，et al.In vitro study of the effects of lens extract on rat retinal neuron survival and neurite outgrowth［J］.Ophthalmic Res，2009，42:29 －35.

［36］ Mozaffarieh M，F(xiàn)lammer J.Is there more to glaucoma treatment than lowering IOP［J］?Surv Ophthalmol，2007，52(Suppl 2):S174－179.

［37］ Yip HK，So KF.Axonal regeneration of retinal ganglion cells:effect of trophic factors［J］.Prog Retin Eye Res，2000，19:559 －575.

［38］ Kato T，Saika S，Ohnishi Y.Effects of the matrix metalloproteinase inhibitor GM6001 on the destruction and alteration of epithelial basement membrane during the healing of post-alkali burn in rabbit cornea［J］.Jpn J Ophthalmol，2006，50:90 － 95.

［39］ Muller A，Hauk TG，Leibinger M，et al.Exogenous CNTF stimulates axon regeneration of retinal ganglion cells partially via endogenous CNTF［J］.Mol Cell Neurosci，2009，41:233 －246.

［40］ Lau D，F(xiàn)lannery J.Viral-mediated FGF-2 treatment of the constant light damage model of photoreceptor degeneration［J］.Doc Ophthalmol，2003，106:89 －98.

［41］ Li Y，Sauve Y，Li D，et al.Transplanted olfactory ensheathing cells promote regeneration of cut adult rat optic nerve axons［J］.J Neurosci，2003，23:7783 －7788.

［42］ Silva GA，Czeisler C，Niece KL，et al.Selective differentiation of neural progenitor cells by high-epitope density nanofibers［J］.Science，2004，303:1352 －1355.