李 潔 綜述 梅 妍 審校

（昆明醫(yī)學院附屬昆華醫(yī)院，云南省第一人民醫(yī)院眼科，昆明650032）

視網膜變性疾病如年齡相關性黃斑變性、視網膜色素變性等是目前主要的致盲性眼底疾病，此類疾病發(fā)生機制復雜。研究表明，視網膜光感受器細胞凋亡是視網膜變性的共同特征［1，2］。1966年，Noell等人［3］首次建立了光性視網膜損傷的動物模型，證實了長時間光照可以使大鼠視網膜變性。目前，關于光致視網膜變性的機制，人們提出了眼部色素（黑色素和脂褐素）的光敏反應、細胞內Ca2＋離子水平超載、自由基引發(fā)脂質過氧化以及視紫紅質介導等多種學說，其中視紫紅質在光致視網膜變性中的作用近年來日益受到研究者的重視，本文就其在光致視網膜變性疾病中的機制進行綜述。

1 視紫紅質

視網膜之所以能感受光線是由于其含有高度分化的感光細胞：視錐細胞和視桿細胞，前者主要負責亮視覺，后者主要負責暗視覺。而關于視覺形成的化學機制研究源于在蛙眼感光細胞中發(fā)現了一種能夠感光的色素，它是視網膜把光線刺激轉化為神經沖動從而形成視覺沖動的物質基礎。視細胞中的感光色素主要就是視紫紅質（rhodopsin，RHO）。

1.1 視紫紅質的結構和功能

位于視桿細胞外節(jié)的視紫紅質是視桿細胞的視色素，由跨膜的視蛋白和112順2視黃醛連接而成，其分子量約3197×104 u。視紫紅質的C2端序列暴露在膜盤外的漿膜腔中，含有兩個半胱氨酸殘基（Cys2322和Cys2323），這些半胱氨酸殘基被軟脂酸修飾并可能通過它錨定于膜，從而穩(wěn)定C末端和形成分子外環(huán)；含有多糖的N 2末端序列暴露在膜盤的內腔表面。50%的氨基酸序列位于跨膜膜盤脂質雙層的七個疏水區(qū)段中，其余氨基酸序列平均分配在膜的兩側。這樣，四個環(huán)和羧基末端面對著視桿細胞漿面，比較容易受胞漿蛋白影響。根據結構模型分析，視紫紅質環(huán)中的半胱氨酸之間可形成二硫鍵。這些半胱氨酸在脊椎動物視色素之間很好地保留，甚至包括后述的雞的視紫藍質亦有類似結構（Cys2123和Cys2200）。發(fā)色基團112順2視黃醛連接在296位賴氨酸殘基的E氨基上，形成質子化的Schiff堿結合。當接受光照后，112順2視黃醛異構化為全反式視黃醛，視紫紅質經過一系列的中間反應產物，當從后視紫紅質 （metarhodop sin，MI）變化為M II時，Sch iff堿去質子化，它可以水解并釋放全反式視黃醛。視蛋白重新結合112順2視黃醛，再生成光敏感的視紫紅質［4］。

1.2 視紫紅質和正常視覺傳導

視紫紅質基因位于3q21～3q24，長度約為7kb，含有4個內含子和5個外顯子，其外顯子共同編碼了含348個氨基酸的視蛋白，后者折疊7次跨越感光細胞外節(jié)盤膜，其中第7跨膜端的296位點的賴氨酸殘基可以結合112順視黃醛，形成有功能的視色素分子，這是視興奮形成的前提［5］。在正常生理條件下，處于暗處視網膜內視紫紅質的化學結構為11順型視黃醛，當吸收光子后，視紫紅質中的視黃醛即變成全反型視黃醛，并與視蛋白分離，光照后分解的視紫紅質在暗處又可以重新合成，光照時的這一系列反應稱為光化學反應。在上述視紫紅質分解過程中可以釋放能量，并能通過復雜的信息傳遞誘發(fā)視細胞產生幾十毫伏的電位變化，進而引發(fā)視神經的沖動形成完整的視覺。視紫紅質是一種非常敏感的感光物質，通常一個光量子就可以使一個分子的視紫紅質分解，并獲得106的能量放大。

1.2 視紫紅質與光性視網膜損傷

雖然視紫紅質在視網膜正常的光線接收與視覺形成過程中有著關鍵作用，但由其介導的過度的光化學反應則是視網膜光損傷的重要原因之一。Orga2nisciak等的研究表明［6］，導致視網膜光損傷的光譜與視紫紅質的吸收光譜相一致。經過充分暗適應的動物對光損傷的敏感性較自然光晝夜周期生活下的動物要高，視網膜光損傷后的形態(tài)學改變與殘存的視紫紅質含量相對應，說明視紫紅質在視網膜內的含量與視網膜對光損傷的易感性密切相關。此外研究還發(fā)現與連續(xù)光照的大白鼠相比，接受多次間歇光照但同樣時間可以導致動物更重的感光細胞損傷，其原因也是與間歇光照動物視網膜內視紫紅質的含量較高有關。通過比較視色素的吸收光譜與光性視網膜損傷的作用光譜，發(fā)現雖然某些短波長光的作用光譜（如藍色光或近紫外光）與視紫紅質的吸收光譜不一致，但視紫紅質的漂白產物（全反型視黃醛和視蛋白等）的吸收光譜卻與短波長光引起的光損傷的作用光譜相一致，如視紫紅質的漂白產物全反維生素A醛和全反維生素A醇，兩者的吸收光譜分別為387 nm和330 nm，而細胞色素C氧化酶具有大約在420 nm波長的吸收光譜，與體外培養(yǎng)的視網膜色素上皮細胞光損傷作用光譜相一致。而易見，由于視色素在光線的接受與傳導方面的重要作用，其含量水平與光損傷的易感性自然就有著密切的關聯性。

1.3 視紫紅質與視網膜光損傷易感性

視網膜色素上皮（RPE）位于視網膜最外層，具有吞噬感光細胞脫落，參與維生素A在視網膜中的代謝，構成血－視網膜屏障等重要的生理作用。研究發(fā)現在某些嚙齒動物模型中，視網膜光損傷的易感性（light damage suscep tibility，LDS）是由基因決定的［7］。視網膜光損傷時有基因水平的變化，而基因水平的變化也影響了光損傷的易感性。李永洋等［8］研究表明，光感受器細胞凋亡出現在視網膜光損傷早期，光感受器細胞凋亡是大鼠實驗性視網膜光損傷的重要機制。隨著光損傷的發(fā)展，光感受器細胞凋亡被啟動，光感受器細胞凋亡的發(fā)展又進一步加重視網膜光損傷。

Grimm［9］將兩組缺失視紫紅質表達的基因敲除Rpe65（2／2）和 Rho（2／2）小鼠同時暴露于強光照射下，其中Rpe65產物對于視循環(huán)中光漂白后的視紫紅質再生起到關鍵作用，而Rho2／2小鼠缺失視紫紅質激酶基因，其感光細胞中不表達脫輔基的視蛋白，研究結果顯示缺失視紫紅質表達的這兩組模型動物可以完全地抵抗光致感光細胞凋亡的發(fā)生，這提示視紫紅質在視網膜光損傷信號的產生和傳導過程中有不可或缺的作用。

1.4 視紫質在短波長光性視網膜損傷中的作用機制

基本上，如果照射足夠長的時間，所有的光，甚至是周圍的自然光，都能損傷視網膜［10］。但波長越短，光強度越強，光化學性損傷的機會越大。在一定范圍內隨著光照波長的變短，視網膜的LDS也隨之增加，但是其機制并不明確。嚙齒類動物的視網膜變性發(fā)生在常規(guī)光照射5～7 d后，如果用明亮的熒光（3000 lux）照射1 h后1～2 d內會引起嚙齒類動物盲。紫外線、藍光、或者白光可以引起動物中心視網膜不可逆的病損［11］。視桿和視錐細胞的視色素是這些病損的主要的中介物。缺乏視紫質的小鼠中，視網膜不能被強的白光損傷。而且，視紫質的再生率決定了光損傷的閾值［12］。研究曾發(fā)現麻醉劑氟烷可以通過可逆性地抑制依賴于RPE65蛋白的視紫紅質代謝再生來阻斷視紫紅質對光子的吸收，從而能有效減少視網膜光損傷的發(fā)生。研究曾發(fā)現麻醉劑氟烷可以通過可逆性地抑制依賴于RPE65蛋白的視紫紅質代謝再生來阻斷視紫紅質對光子的吸收，從而能有效減少視網膜光損傷的發(fā)生。Keller等［13］將經過氟烷麻醉的動物暴露于同樣損傷劑量的白光或者藍光照射下，實驗顯示白光照射組動物其視網膜完全不受光照的影響，沒有感光細胞變性的發(fā)生；然而藍光照射組動物卻有大量感光細胞的凋亡。至于氟烷對藍光導致的視網膜損傷無保護作用的原因，他們認為藍光可以通過一個被稱為phototoreversal of bleaching的過程有效地從漂白間期還原恢復有功能的視紫紅質，而且此效應并不依賴于通過RPE65蛋白的視紫紅質再生循環(huán)。

進一步的研究也證實了photoreversal of bleaching效應的存在［14］。研究者們認為藍光照射引起的視網膜損傷也是依賴于視紫紅質的存在，并且是通過photoreversal of bleaching效應來介導的。藍光照射過程中視網膜對光子的捕獲能力有顯著的提高，這可能是視網膜對短波長藍光損傷的易感性要遠遠大于長波長的綠光的主要原因［14215］。

2 視紫質在其他視網膜變性疾病中的作用

除光性視網膜損傷外，多種視網膜變性疾病等都與過度的光照有關。近年研究證實視紫紅質異常是這些疾病發(fā)生的重要原因。

視網膜色素變性（retinitis p igmentosa，RP）是因感光細胞和色素上皮細胞變性而導致進行性視野缺損的一組常見遺傳性致盲眼底病，通常具有常染色體顯性、常染色體隱性和性連鎖遺傳三種遺傳方式，目前已發(fā)現多達150個基因突變位點與RP有關。其中視紫紅質基因是最常見的引起常染色體顯性RP的基因，約30%的RP患者是由視紫紅質基因突變引起的，其突變時會產生有害的視蛋白，干擾正常的視功能；Rpe65基因位點的突變則是常染色體隱性RP一種常見的原因，其突變可導致視網膜的視黃醛代謝循環(huán)過程紊亂［16］。

此外，Leber先天性黑蒙（Leber congenital amauro2sis，LCA）也是一種與視紫紅質代謝相關的嚴重常染色體隱性遺傳的視網膜營養(yǎng)障礙疾病，它約占到所有視網膜變性疾病的5%，是導致嬰幼兒先天性視盲的常見原因［17］。

而年齡相關性黃斑變性（age－related macular degeneration，AMD），目前只有少量的流行病學證據表明過量的光照射與其相關［18］。

隨著對視紫紅質研究的深入，相信會進一步闡明視網膜變性等多種視網膜相關疾病的分子病理機制，并將為其治療提供新的策略。

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