多巴胺能與膽堿能通路在近視發(fā)生發(fā)展中的作用研究進展

向小玲，楊 琴，蘭長駿，廖 萱

作者單位：1(637000)中國四川省南充市，川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院眼科；2(637000)中國四川省南充市，川北醫(yī)學(xué)院眼視光醫(yī)學(xué)院

references for further insights into pathogenesis as well as the prevention and treatment of myopia.

0引言

近視是全球最常見的疾病之一，亞洲部分地區(qū)年輕人的患病率高達80%～90%[1]，高度近視引起的黃斑和視網(wǎng)膜病變等已嚴重威脅人類的眼健康。大量研究結(jié)果表明，在由先天遺傳或后天環(huán)境所致異常視覺信號的作用下，眼內(nèi)生長因子、神經(jīng)遞質(zhì)等信號通過視網(wǎng)膜-脈絡(luò)膜-鞏膜途徑引起鞏膜重塑和眼軸延長，最終導(dǎo)致軸性近視的發(fā)生。其中，多巴胺(dopamine,DA)和乙酰膽堿(acetylcholine, Ach)是視網(wǎng)膜上兩類重要神經(jīng)遞質(zhì)，在眼球生長和屈光發(fā)育的調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用。近幾年來，關(guān)于DA和Ach所在信號通路的研究較為深入，多巴胺能通路和膽堿能通路在近視的發(fā)展過程中也存在一定的聯(lián)系，具體作用機制仍在探索中。本文就多巴胺能通路和膽堿能通路在近視領(lǐng)域的作用及研究現(xiàn)狀進行簡要綜述。

1多巴胺能通路

DA是兒茶酚胺家族的一員，由多巴胺能神經(jīng)元合成，經(jīng)單胺囊泡轉(zhuǎn)運體轉(zhuǎn)運至突觸小泡，釋放到細胞外與DA受體結(jié)合后啟動信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。視網(wǎng)膜上主要存在兩類DA受體，其中D1類受體(D1-class receptors, D1R)包括D1和D5受體，通過激活腺苷酸環(huán)化酶提高環(huán)磷酸腺苷(cAMP)水平，而D2類受體(D2-class receptors, D2R)包括D2、D3和D4受體，可降低cAMP水平。視網(wǎng)膜上DA的代謝具有晝夜節(jié)律性和光依賴性，易受到干擾。形覺剝奪性近視(form-deprivation myopia,FDM)模型和透鏡誘導(dǎo)性近視(lens-induced myopia,LIM)模型表明近視的發(fā)生發(fā)展與DA密切相關(guān)，但DA對近視發(fā)生發(fā)展的具體影響機制尚無統(tǒng)一定論。

1.1DA含量對近視的影響大量的實驗研究表明，視網(wǎng)膜中DA含量的改變與近視的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。DA的新陳代謝具有晝夜節(jié)律性，白天高夜間低。動物實驗已證實形覺剝奪主要引起白天DA含量的降低[2]。Ji等[3]將4周齡小鼠在綠光和白光下分別飼養(yǎng)12wk，發(fā)現(xiàn)綠光組小鼠向近視方向漂移更多，并且DA含量更低。系統(tǒng)評價的結(jié)果表明戶外活動對近視具有保護作用[4]，提示光照對近視的影響可能是通過改變視網(wǎng)膜DA的水平來實現(xiàn)的。Landis等[5]在單胺囊泡轉(zhuǎn)運蛋白2表達下降的轉(zhuǎn)基因小鼠中發(fā)現(xiàn)，DA釋放減少的小鼠更容易發(fā)展為近視。使用視網(wǎng)膜酪氨酸羥化酶基因敲除小鼠模型的研究結(jié)果也支持DA的缺失與近視相關(guān)[6]。Thomson等[7-9]先后發(fā)現(xiàn)DA的前體左旋多巴和經(jīng)化學(xué)修飾后的氘化多巴胺也有與DA類似的抑制近視效果。最近的臨床縱向研究證實，DA的下游細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)信號通路也可以介導(dǎo)DA對近視的抑制過程[10]。這些研究提示DA與眼球生長和屈光發(fā)育密切相關(guān)，其含量與近視的發(fā)生呈負相關(guān)。然而有少量研究結(jié)論相反。與6-羥多巴胺和利血平相似，高劑量的α2A腎上腺素能受體激動劑可樂定和溴莫尼可引起雞視網(wǎng)膜DA含量的顯著降低，但卻抑制FDM[11]，推測是多種信號通路共同調(diào)控或藥物毒性所致的結(jié)果。另有研究表明視網(wǎng)膜DA含量與小鼠FDM并無顯著聯(lián)系[12]。

1.2DA受體對近視的影響研究發(fā)現(xiàn)非選擇性DA受體激動劑阿樸嗎啡(apomorphine,APO)[13]和2-氨基-6,7-二羥基-1,2,3,4-四氫萘氫(2-amino-6,7-dihydroxy-1,2,3,4-tetrahydronaphthalene,ADTN)可抑制FDM的發(fā)展[14]。APO也可以阻止由紅、綠頻閃光刺激所誘導(dǎo)的雞眼軸延長[15]。Chen等[16]發(fā)現(xiàn)高強度的光照可抑制小鼠FDM的發(fā)展，并指出其機制與視網(wǎng)膜ON通路中D1R活性增加有關(guān)。以上研究表明DA受體與近視發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切。Zhang等[17]發(fā)現(xiàn)D1R激動劑SKF38393和D2R拮抗劑舒必利可抑制有色豚鼠FDM的進展，且D2R激動劑喹吡羅可以促進其發(fā)展。類似的結(jié)果也出現(xiàn)在白化豚鼠的實驗研究中[18]，證明DA兩類受體在近視發(fā)展過程中發(fā)揮相反的作用，二者可能存在競爭關(guān)系。目前有關(guān)D2R作用的研究結(jié)果尚不統(tǒng)一。Huang等[19]向FDM小鼠腹腔注射喹吡羅，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低劑量時能抑制FDM的發(fā)展，而高劑量時反而會促進其發(fā)展，并且這一雙向調(diào)節(jié)作用并未在D2R基因敲除小鼠中出現(xiàn)。但是Ward等[20]卻發(fā)現(xiàn)高劑量的喹吡羅和D2R拮抗劑螺哌隆均可抑制樹鼩FDM的進展。另有報道喹吡羅抑制雞FDM，而螺哌隆無明顯作用[21]。這些不完全一致的研究結(jié)果提示多巴胺能信號通路影響近視可能存在更為復(fù)雜的調(diào)控機制。

2膽堿能通路

Ach是膽堿能系統(tǒng)中的一類重要神經(jīng)遞質(zhì)，通過與膽堿能受體結(jié)合發(fā)揮作用，與近視的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。根據(jù)對毒蕈堿和煙堿的不同反應(yīng)，膽堿能受體分為毒蕈堿型受體(muscarinic acetylcholine receptor, M受體)和煙堿型受體(nicotinic acetylcholine receptor, N受體)。目前，相關(guān)的實驗研究主要集中于M受體及其拮抗劑對近視發(fā)生發(fā)展的影響。

2.1M受體在近視中的作用M受體是三磷酸鳥苷結(jié)合蛋白(G蛋白)偶聯(lián)受體，包括M1、M2、M3、M4和M5五種亞型，在眼部組織發(fā)育中起著重要的調(diào)節(jié)作用。早期研究已證實實驗性近視中，樹鼩視網(wǎng)膜中M受體各亞型的表達無差異，而豚鼠鞏膜中M1/4受體表達上調(diào)。Tong等[22]在形覺剝奪6wk的白化兔中發(fā)現(xiàn)，其睫狀肌和脈絡(luò)膜組織中M受體的五種亞型表達均下調(diào)，并且該作用可被地巴唑所抑制。豚鼠在綠色頻閃光誘導(dǎo)的近視眼模型中，鞏膜和視網(wǎng)膜上M1受體的表達均低于對照組[23]。這些研究結(jié)果的差異是否由物種和近視造模方法不同所導(dǎo)致，還有待進一步研究。非選擇性M受體拮抗劑阿托品應(yīng)用于臨床近視防控的有效性已得到初步認可，關(guān)于阿托品控制近視的相關(guān)機制遂成為研究熱點。已有報道阿托品可能是通過調(diào)控膽堿能M受體和α2腎上腺素能受體來發(fā)揮控制近視作用[24]，而非通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)途徑。另外，阿托品也可通過刺激視網(wǎng)膜上一氧化氮(nitric oxide, NO)、DA的釋放，及促進鞏膜重塑過程來抑制近視的發(fā)展[25-26]。Carr等[27]通過阿托品和α2腎上腺素能受體激動劑胍法辛聯(lián)合治療FDM雞，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合給藥的效果大于單獨注射，顯示二者具有疊加的效應(yīng)。阿托品控制近視的機制較為復(fù)雜，單一途徑并不能完全解釋其作用。

與阿托品效果類似，選擇性M1/M4受體拮抗劑哌侖西平可有效阻斷實驗性近視的發(fā)生。雖然哌侖西平曾被用于兒童近視的治療，但其臨床效果仍不如阿托品。哌侖西平的生物利用度較差，而以1∶1的比例添加山梨酸配置成微膠粒后，其生物利用度可提高到1.5倍[28]。Nickla等[29]分別研究了哌侖西平和阿托品給藥時間對LIM雞的影響，發(fā)現(xiàn)哌侖西平在中午給藥時對近視抑制作用最佳，而阿托品的療效基本不受給藥時間的影響，這支持臨床上低濃度阿托品用于防控近視時在用藥時間上的非特異性。M4受體拮抗劑曼巴毒素3(Muscarinic toxin-3,MT-3)與阿托品類似，可以通過腎上腺素能受體發(fā)揮作用[24]，但MT-3的有效濃度范圍較阿托品更廣，可在較低的濃度下繼續(xù)抑制近視。此外，M2/M4受體拮抗劑喜巴辛也可通過抑制眼球生長從而延緩FDM進展，且尚未發(fā)現(xiàn)對視網(wǎng)膜的毒性作用。多種M受體拮抗劑均可阻斷近視進展，提示M受體是控制近視的重要靶點。

2.2N受體在近視中的作用N受體屬于興奮性跨膜陽離子通道，已有報道視網(wǎng)膜N受體參與眼球生長發(fā)育的調(diào)控[30]。由于N受體的亞型繁多和性質(zhì)復(fù)雜，目前針對N受體對近視影響的研究較少，且主要集中于N受體激動劑尼古丁。Thomson等[31]在雞的玻璃體腔內(nèi)注射尼古丁抑制了FDM進展，但不能阻止玻璃體腔DA的下調(diào)。尼古丁是煙草煙霧的重要成分，母親產(chǎn)前或兒童時期被動接觸煙草煙霧與兒童近視程度較輕或遠視程度較高有關(guān)[32]。可替寧作為尼古丁在人體內(nèi)的主要初級代謝產(chǎn)物，常用來衡量煙草煙霧的暴露程度。一項韓國的流行病學(xué)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，尿液中可替寧的水平與近視程度呈負相關(guān)[33]。整體而言，關(guān)于N受體對屈光的影響尚未完全闡明。

3多巴胺能通路與膽堿能通路之間的聯(lián)系

多巴胺能和膽堿能通路之間存在相互作用。胞磷膽堿是Ach合成途徑中膽堿的來源，因其安全性及耐受性被作為一種膳食補充劑，用于治療青光眼和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。FDM豚鼠視網(wǎng)膜DA表達下調(diào)，而腹腔注射胞磷膽堿使其DA水平增加[34]，提示胞磷膽堿可以刺激多巴胺能系統(tǒng)，通過增加DA的分泌水平從而延緩近視的發(fā)展，在近視防控上可能有良好的臨床應(yīng)用前景。Thomson等[31]向雞FDM模型眼玻璃體腔注射M受體激動劑氧化震顫素和毛果蕓香堿后發(fā)現(xiàn)，與阿托品類似，兩者都可通過刺激DA的釋放進而抑制FDM的發(fā)展；并指出膽堿能受體激動劑和拮抗劑的作用相似，分析可能原因是膽堿能藥物的作用位點與其他受體存在交叉反應(yīng)[35]。膽堿能信號可能通過下游調(diào)節(jié)多巴胺能通路，從而在近視的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用。

但并非所有研究都支持以上觀點。螺哌隆和毛果蕓香堿聯(lián)合用藥后可顯著減弱毛果蕓香堿對近視的抑制效果[31]。阿托品和MT-3均可有效抑制形覺剝奪眼眼軸的增長，螺哌隆聯(lián)合MT-3可抑制MT-3對近視的控制效果[36]，但螺哌隆未能阻斷阿托品對近視的控制進程[31]，可能原因是阿托品通過非膽堿能如5-羥色胺受體途徑發(fā)揮作用[37]。另有研究[38]顯示阿托品和APO都可抑制雞FDM進展，但聯(lián)合用藥對FDM的抑制效果卻比阿托品單獨使用差，這可能與多巴胺能神經(jīng)元和膽堿能神經(jīng)元抑制近視機制不同有關(guān)。目前關(guān)于多巴胺能和膽堿能通路在近視中的相互作用仍有待進一步明確。

阿托品和多巴胺能藥物用于控制近視時似乎存在共同的作用位點。Zhou等[13]發(fā)現(xiàn)FDM豚鼠的脈絡(luò)膜血流灌注明顯下降，分別使用APO和阿托品處理后，結(jié)果顯示二者都可以提高脈絡(luò)膜血流灌注，并阻斷近視發(fā)展。Ashby等[39]觀察到FDM雞視網(wǎng)膜中ZENK mRNA表達持續(xù)下降，而在玻璃體腔分別注射ADTN和阿托品1h后發(fā)現(xiàn)其表達均上調(diào)，提示阿托品和ADTN都在視覺發(fā)育的早期參與近視的調(diào)控。另外，NO是視網(wǎng)膜上的神經(jīng)遞質(zhì)之一，兼有第一、第二信使的特征，可介導(dǎo)DA對實驗性近視的調(diào)控進程[40]，同時也可參與阿托品控制近視的發(fā)展過程[25]，提示眼內(nèi)NO是一種關(guān)鍵信號，通過調(diào)控視覺信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)來影響眼球的生長發(fā)育。多巴胺能通路、膽堿能通路和NO信號通路之間相互聯(lián)系，共同調(diào)控近視的發(fā)生發(fā)展。

4結(jié)語

綜上所述，多巴胺能通路和膽堿能通路是近視發(fā)生發(fā)展過程中的關(guān)鍵因素，通過構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對視網(wǎng)膜上關(guān)鍵信號進行傳遞，從而在調(diào)控眼球生長與屈光發(fā)育方面發(fā)揮重要作用。大部分實驗結(jié)果支持DA及M受體拮抗劑對實驗性近視有抑制作用。隨著研究的深入，多巴胺能和膽堿能信號通路在近視發(fā)生和發(fā)展中的聯(lián)系也被進一步揭示。藥理學(xué)實驗證實膽堿能信號的改變可能會影響眼部DA的合成，通過兩個系統(tǒng)藥物的聯(lián)合應(yīng)用發(fā)現(xiàn)兩條信號通路之間相互影響，可能存在共同的作用位點。但近視中兩通路之間的相互作用較為復(fù)雜，目前相關(guān)研究得出的結(jié)論尚不統(tǒng)一。未來仍需要更多的研究去充分認識各信號通路轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用機制，探討通路之間的相互作用的方式和關(guān)聯(lián)，從而建立完整的信號網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以期進一步地揭示近視發(fā)病機制。針對關(guān)鍵靶點進行深入的分析和研究，基于靶點尋求特異性藥物或新技術(shù)，將有助于近視干預(yù)措施的設(shè)計，為臨床近視藥物的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。