分子機制可解跨篩板壓力差引起視神經(jīng)損害之因？
——中華醫(yī)學(xué)會眼科學(xué)分會主任委員王寧利教授訪談實錄

文圖/《中國醫(yī)藥科學(xué)》記者 蘇 暄　　趙?！　●R海偉

分子機制可解跨篩板壓力差引起視神經(jīng)損害之因？
——中華醫(yī)學(xué)會眼科學(xué)分會主任委員王寧利教授訪談實錄

文圖/《中國醫(yī)藥科學(xué)》記者 蘇 暄趙海馬海偉

封面人物

人生就像登山，登得越高，看得越遠(yuǎn)。雖然事業(yè)發(fā)展的道路并不完全依照每個人的個人意愿，但你能決定踏上道路后的步伐。堅定、踏實、向前的步伐總能將你引向事業(yè)的高峰。

——王寧利

眼睛是我們最重要的感覺器官，人類總體感覺的70%是通過眼睛獲得的。然而總有一些的疾病，比如白內(nèi)障、青光眼等，會“偷”走我們的視力，導(dǎo)致失明。

那么，青光眼是怎樣偷走我們的視力？如何尋找蛛絲馬跡，以便早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防呢？

過去青光眼是全球第一位不可逆致盲性眼??；而目前各種流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，在我國，由于高度近視已成為不可逆第一位致盲因素，而青光眼的排名已經(jīng)降為第二或是第三位，這說明我們從事的工作是有成效的。但是，我們也不能全然樂觀——預(yù)計2020年全球?qū)⒂?964萬人患青光眼，其中1111萬人將導(dǎo)致雙眼盲。而且，青光眼的治療也帶來了巨額的醫(yī)療花費：美國每年的醫(yī)療花費是29億美元，我國的這一數(shù)字則是150億至180億美元。

對于青光眼，我們必須關(guān)注一些臨床問題——有些人的眼壓高了18年，視神經(jīng)沒有損害；有些人的眼壓不高，視神經(jīng)卻發(fā)生了損害；80%的青光眼患者的眼壓不高，但視神經(jīng)損害了；還有些人的眼壓控制到正常水平，但視神經(jīng)還在繼續(xù)損害。這些問題都還沒有得到回答。

大家知道，青光眼是壓力損害型的視神經(jīng)病變。視神經(jīng)盤上沒有坑，就不能稱為青光眼。那這些“坑”是怎么出來的？眼壓不高“坑”怎么出來？我們的早期研究提出，青光眼視盤后面壓力會不會低了？低了之后會不會出現(xiàn)病理性陷落？我們的古人早就說了，氣虛則下陷。人體宗氣不足，則表現(xiàn)為低顱壓，青光眼。

眼壓升高并不是導(dǎo)致青光眼視神經(jīng)損害的唯一因素。IOP＞21mmHg，在5年之內(nèi)，約90%的個體并不產(chǎn)生視神經(jīng)損害和視野缺損。IOP＜21mmHg，NTG患者依然發(fā)生進行性的視功能損害。

我們的前瞻性觀察實驗與美國學(xué)者的一項研究，不約而同地證實了：眼壓和顱壓單獨來說都不是重要的危險因素，只有兩者共同出現(xiàn)的時候，跨篩板壓力差就會導(dǎo)致青光眼視神經(jīng)的損害，我們還獨家研究出了非侵入性跨篩板壓力差的測量方法。

最近我們有一個研究，想通過動物實驗找出青光眼發(fā)生的因果關(guān)系，于是我們就做了猴子的低顱壓實驗，這是世界上第一個對靈長類動物低顱壓的視力損害的實驗研究。

研究結(jié)果出來后，我們興奮地把文章投到《Science》、《Nature》，他們說這是眼科的問題，讓我們投到眼科雜志。收到我們的文章后，眼科雜志的專家提出了不同意見，認(rèn)為我們青光眼視神經(jīng)損害的提法不對，類似青光眼的提法也不行。因為他們注意到，低顱壓造成的類似青光眼的視神經(jīng)損害，其視盤沒有明確的擴大；而高眼壓造成的猴子先是出現(xiàn)了視盤明顯的擴大。這種青光眼的早期視盤出血在猴子中也出現(xiàn)了。猴子的實驗和人的實驗給了我們一個結(jié)果：并不是所有的青光眼患者都有低顱壓問題，正常眼壓的青光眼患者中有70%的患者是由于顱壓偏低造成的。

這位審稿專家提出的觀點是，視神經(jīng)損害的焦點在于高眼壓下的膠質(zhì)細(xì)胞激活；膠質(zhì)重塑導(dǎo)致了篩板的薄弱，繼發(fā)的跨篩板壓力差。我認(rèn)為在高眼壓中的膠質(zhì)細(xì)胞激活不一定是正確的，但我們在臨床上很難清楚地把一個患者劃分為高眼壓型和低顱壓型的，往往這二者是共同存在的。關(guān)于動力蛋白的變化，在神經(jīng)退行性疾病的研究中已經(jīng)非常多，方法也很成熟，關(guān)鍵在于能不能把它用到我們的跨篩板壓力差梯度改變的實驗中去，看能不能證明我們的假說，這是我們目前研究的一個考慮。

我們做了5只猴子的低顱壓實驗，有3只發(fā)生了青光眼的改變，有1只堅持不變；更有意思的是，8至9個月后實驗猴子才出現(xiàn)了青光眼的變化；再觀察半年后，它們又不變了。這說明里面還有值得我們研究的問題，也就逼著我們進一步研究考慮——壓力差的改變，為什么造成了類似青光眼的情況？高眼壓和低顱壓導(dǎo)致的壓力差的變化，這個“蹺蹺板”似乎是一樣的，但它的分子機制究竟是否一致？這些問題催促著我們從臨床研究、動物實驗走向了分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究。

這就好比我們拉一輛車上坡，這個坡就是個“蹺蹺板”。楊雄里院士和他的學(xué)生把它往上拉，當(dāng)我們把“坡”的梯度由30度加大成50度，又怎么拉得上去？這個梯度的改變非常重要。我們注意到，這個梯度的改變在人的眼壓和顱壓之間會發(fā)生不同的變化。當(dāng)眼壓高于顱壓，超過這個梯度時，導(dǎo)致的是青光眼性的損害；反過來顱壓高于眼壓時，導(dǎo)致的是視網(wǎng)膜的水腫性改變。

我們可以看到，在太空飛行超過3個月，由于顱壓升高，58%的人會出現(xiàn)雙眼視網(wǎng)膜水腫，這就是顱壓大于眼壓造成的。這種由低顱壓和高顱壓造成的損害都是由壓力差造成的，是反映到大腦的一種“蹺蹺板”，但損害機理是不一樣的。

楊雄里院士研究指出，當(dāng)眼壓升高時，除了造成軸漿流的“蹺蹺板”改變之外，它本身會給視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（RGC）造成打擊。高眼壓不單影響軸漿流，還影響視網(wǎng)膜的細(xì)胞變化。低顱壓僅僅影響了軸漿流，沒有影響視網(wǎng)膜內(nèi)部細(xì)胞，因此它們是不一樣的。我們可以看到，低顱壓和高眼壓造成的視神經(jīng)損害確實在形態(tài)學(xué)上有著不同之處。

在青光眼發(fā)病機理的研究基礎(chǔ)上，最近我們又用老鼠做了一個低顱壓的模型實驗，開展了急性低顱壓模型和急性高眼壓模型的對照研究。因為要做慢性低顱壓大鼠模型難度很大，于是我們先進行了急性低顱壓動物實驗，我們把老鼠養(yǎng)在一個旋轉(zhuǎn)的離心器上，在旋轉(zhuǎn)中還要能讓它能吃和玩，愉快地生活，不然違背了動物倫理學(xué)的要求，文章也是無法發(fā)表的。目前我們已成功完成了這一實驗，實驗老鼠的顱壓從10mmHg降至4mmHg。

從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀看，高眼壓青光眼組和正常眼壓青光眼組，其跨篩板壓力差顯著高于正常對照組。C/D比值盤沿面積均與跨篩板壓力差顯著相關(guān)，并且其相關(guān)性高于IOP或CSF-P任何一項單獨指標(biāo)。

關(guān)于跨篩板壓力差增加為什么會造成視神經(jīng)損害，目前主要有兩種學(xué)說——

一是機械損傷學(xué)說：跨篩板壓力差增高→視乳頭后凹畸變→視神經(jīng)扭曲→RGC凋亡。但這一學(xué)說存在的疑問是，無法解釋組織畸變及重塑是如何影響RGCs的功能的，其是否會導(dǎo)致RGCs的凋亡？

二是血管缺血學(xué)說：青光眼患者的視乳頭血流自我調(diào)節(jié)功能發(fā)生了失代償。但疑問是，眼壓升高小于10mmHg，就足以造成視神經(jīng)病變；且這一壓力值仍然在視乳頭血管自身調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)。其次，高眼壓癥患者，并不存在血流灌注的減少。第三，青光眼患者的視乳頭灌注減少，可能只是軸突丟失后需氧量減少的表現(xiàn)，而與血流自身調(diào)節(jié)功能失代償無關(guān)。

以上這些學(xué)說，均無法完善解釋跨篩板壓力差增加為什么會造成視神經(jīng)損害的疑惑。

研究背景：不論是順向還是逆向軸漿運輸?shù)淖铚加锌赡茉斐蒖GCs的凋亡。TLPD增大→細(xì)胞內(nèi)液被動流體通量（PNIFF）→ATP流空效應(yīng)→軸漿流運輸故障→RGCs凋亡。

我們的假說是，低顱壓所致視神經(jīng)損害主要由于軸索內(nèi)ATP流空缺失以及軸漿流運輸障礙所致；然而低顱壓獼猴與高眼壓獼猴視神經(jīng)損害不完全一致。高眼壓跨篩板壓力差增大，局限性RNFLD，視盤蒼白，視杯增大，視盤凹陷；低顱壓跨篩板壓力差增大，彌漫性RNFLD，視盤色可，視杯輕度增大，無視盤凹陷。

我們對慢性低顱壓獼猴模型出現(xiàn)視神經(jīng)損害的可能機制進行了分析。機制之一是，跨篩板壓力差所致軸索處于壓力梯度環(huán)境內(nèi)的軸漿流運輸速度改變占主導(dǎo)地位；二是軸漿流運輸速度的改變：早期篩板前組織變??；正向軸漿流運輸加快；軸索內(nèi)線粒體流空效應(yīng)。

我們的初步研究結(jié)果：建立了低顱壓模型——小腦延髓池引流。在引流前和引流后，通過BIOPAC生理信號記錄分析系統(tǒng)檢測。

我們首先通過觀察動力蛋白分布有沒有發(fā)生變化，來驗證我們的實驗?zāi)Ｐ褪欠窨尚?。其他研究者已開展過動力蛋白變化的實驗，在眼壓增高、跨篩板壓力增高時，壓力差的最大變化就在篩板的前后，就像瀑布急轉(zhuǎn)直下時，瀑布邊緣的壓力變化是最迅速的，壓力差最大。為了克服這個困難，只要壓力差不發(fā)生變化，大量的動力蛋白都往這兒集中，所以我們在高倍鏡下觀察到動力蛋白的分布是均勻的，不管是高眼壓還是低顱壓，動力蛋白都跑到視神經(jīng)里，聚集在壓力差變化增大之處，急性低顱壓組和急性高眼壓組的dynein蛋白明顯聚集于視乳頭和視網(wǎng)膜（10×），急性低顱壓組和急性高眼壓組的dynein蛋白明顯聚集于視乳頭和視網(wǎng)膜（20×）。這說明這個模型做的急性實驗是可用的。

由此，我們發(fā)現(xiàn)了動力蛋白表達的變化：

?不同成因的視神經(jīng)順行壓力梯度增大（高眼壓或低顱壓）均會導(dǎo)致動力蛋白功能障礙。

?作為軸漿流運輸?shù)暮诵囊?，動力蛋白功能障礙會引起：神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）不能由軸突末端運向胞體；線粒體不能運輸?shù)侥芰咳狈Α鞍悬c”；更新軸質(zhì)的基質(zhì)、神經(jīng)絲及微管等結(jié)構(gòu)蛋白運輸障礙，軸索完整性不能維持。

?這一系列級聯(lián)反應(yīng)最終會導(dǎo)致RGCs凋亡。

2004年和2007年的兩篇相關(guān)文章也證實，軸漿流運輸障礙已在眾多神經(jīng)退行性疾病中被發(fā)現(xiàn)。而且，動力蛋白上游調(diào)控因子也已在一些神經(jīng)退行性疾病中被發(fā)現(xiàn)。

在此研究基礎(chǔ)上，我們得出三大研究結(jié)論：

?腦脊液引流手術(shù)成功降低大鼠顱內(nèi)壓，出現(xiàn)眼壓與顱內(nèi)壓之間跨篩板壓力差的增大。

?大鼠跨篩板壓力差增大后，能夠?qū)е聞恿Φ鞍子俜e于視網(wǎng)膜和視乳頭。

?大鼠動物實驗證實，顱壓降低引起的跨篩板壓力差增大，可能是通過影響視神經(jīng)軸索軸漿流運輸導(dǎo)致青光眼性視神經(jīng)損害的。

多年來，香港中文大學(xué)眼科及視覺科學(xué)部主任彭智培教授給我們施加了更大的壓力。他曾問我，你的工作標(biāo)尺是什么？Ophtholmology？那是你的專業(yè)，不是研究領(lǐng)域。他一直追問我們，你們的研究領(lǐng)域究竟是什么？現(xiàn)在我們終于可以回答了：青光眼的臨床和基礎(chǔ)研究，我們已先后發(fā)表20多篇有影響力的文章。眼科學(xué)領(lǐng)域最高分值的雜志是哪一本？是一本有關(guān)視網(wǎng)膜進展的綜述性雜志。我們一直在想，我們也開展不少研究工作了，發(fā)表這么多文章，怎么不邀請我們寫綜述文章？上周這本雜志的編輯終于邀請我們寫這方面的綜述文章了。

近幾年，彭教授又催促我們說，你們光開展分子生物學(xué)研究還不行，還應(yīng)該研究基因?，F(xiàn)在我們和他一起合作開展顱壓調(diào)控的基因研究——研究青光眼患者是不是顱壓調(diào)控的基因存在問題。

通過全基因組關(guān)聯(lián)分析，我們和彭教授最近剛剛完成閉角型青光眼（PACG）的研究，發(fā)現(xiàn)了4個易感基因位點。我們從中找出一個確定的致病基因，但它在疾病中的發(fā)生率只有4%，而中國人群的突變和西方人不一樣，這種表型和基因型的研究目前在中國還沒有開展。我們應(yīng)該開展這方面的工作。我們在眼科也開展了30多年的研究工作了，近幾年才開始做了一些可能有些希望的工作，這是相當(dāng)不容易的，因此我希望大家都能有一個堅持的領(lǐng)域。