郭 星 綜述 梅 妍 審校

（昆明醫(yī)科大學，云南省第一人民醫(yī)院眼科，昆明 650032）

視網膜光損傷的概念早在柏拉圖時代就提出，直到1966 年Noell等才開始實驗室研究［1］。近年來，隨著眼科光學診療器械和顯微手術應用的增多，各種器械光源所致視網膜損傷等問題越來越引起人們的重視。臨床上一些常見的視網膜變性疾病如年齡相關性黃斑變性（ARMD）、視網膜色素變性（RP）等與視網膜光損傷有相似的病理過程，因此視網膜光損傷及其損傷防御機制的研究是近年眼科領域的一個重要研究課題。

視網膜光損傷的表現(xiàn)主要累及視網膜的光感受器細胞和色素上皮細胞。據文獻報道［2－4］，光照后6h就已經出現(xiàn)眼內外節(jié)結構紊亂及淡染區(qū)，隨后由于光感受器細胞的壞死而導致外核層、色素上皮細胞層細胞數減少，厚度變薄。光照后7d，由于壞死細胞大部分被吸收，外核層損傷加重，表現(xiàn)為細胞排列紊亂，部分消失及空泡出現(xiàn)，核層進一步變薄，僅留3～5層。

Wenzel等實驗證明高強度的光照可引起視網膜光感受器細胞的凋亡，加快年齡相關性黃斑變性、遺傳性視網膜色素變性等相關疾病的進展［5］。Gavrieli等采用TUNEL技術可特異性在細胞水平原位顯示凋亡細胞斷裂的DNA 鏈，從而可在光鏡下識別凋亡細胞［6］。研究者通過對光照后視網膜細胞DNA 的抽取，凝膠電泳后，發(fā)現(xiàn)存在180bp的DNA片段，說明光損傷時啟動了視網膜細胞的凋亡［7］。近年國內外許多學者進行了大量的研究，但關于視網膜光損傷的機制尚不十分清楚。比較一致的觀點是：視網膜光損傷有三種類型，即熱損傷、機械損傷和光化學損傷［8－9］，其中光化學損傷是視網膜光損傷中最主要、最普遍的一種損傷。現(xiàn)就其機制做一綜述。

1 自由基機制和氧化損傷

正常情況下，視網膜色素上皮細胞、桿狀細胞、錐體細胞處在一個高張氧環(huán)境中，而且感光細胞外節(jié)盤膜中含有高水平的長鏈多不飽和脂肪酸－二十二碳六烯酸，其對感光細胞具有保護作用，但對過氧化反應很敏感。在視網膜退行性變及老年性黃斑變性發(fā)病過程中，慢性持續(xù)的光損傷會使眼內自由基的濃度增加，并且打破了原有的生理平衡［10］。研究表明適當頻率的光子和氧分子在視網膜外層的結合可促發(fā)光動力反應，產生單線態(tài)氧、過氧化氫及羥基自由基等一系列自由基，這些自由基除對蛋白質及核酸造成損傷外，還能作用于感光細胞－色素上皮復合體的盤膜以及線粒體和內質網膜的多價不飽和脂肪酸，使其發(fā)生過氧化反應，從而導致感光細胞外段解體、內節(jié)線粒體腫脹變性，呼吸鏈生理功能也隨之降低。此外，脂質過氧化產物中的醛類化合物也有細胞毒性，如丙二醛可作為交聯(lián)劑與蛋白質、核酸等含氮化合物反應，之發(fā)生交聯(lián)而喪失功能［11］。

2 鈣離子的作用

Li等在動物實驗中發(fā)現(xiàn)，如果在光照前同時給予自由基清除劑二甲基硫脲（DMTU）和鈣離子阻滯劑氟桂利嗪（flunarzine），光照后視網膜色素上皮細胞、感光細胞的形態(tài)較單用其中一種藥物時保存得更加完整，且感光細胞外節(jié)的視紫紅質水平也較對照組為高。因為實驗中所用的DMTU 已達到飽和劑量，故Li等推測細胞內Ca2＋水平的增高和自由基的形成是導致視網膜光損傷的兩個不同的機制［12］。關于Ca2＋損傷感光細胞的機制，目前認為其濃度的增高可激活Ca2＋依賴的一些與凋亡有關的酶，而導致視網膜細胞發(fā)生凋亡［7］。其次，過多的Ca2＋還促使黃嘌呤脫氫酶轉變成黃嘌呤氧化酶，導致氧自由基的形成，氧自由基引起的脂質過氧化又可造成大量的鈣內流，進一步加重光損傷的程度。

3 眼部色素與視網膜損傷

黑色素和脂褐素是眼色素膜（脈絡膜、睫狀體和虹膜）及視網膜色素上皮（RPE）中常見的兩種顆粒狀物質。黑色素可吸收大量的可見光，對眼有一定的保護作用。此外，黑色素還可結合具有氧化還原活性的重金屬離子如Fe2＋，螯合狀態(tài)的金屬離子可減少對色素上皮的損傷［13］。但也有研究表明黑色素在長期的強光照射下能將氧分子還原成超氧陰離子和過氧化氫，對眼產生光毒性反應。

脂褐素（1ipofuscin，LF）在色素上皮中的含量僅次于黑色素，它是RPE 細胞吞噬和消化桿細胞、錐細胞外節(jié)的殘留物。脂褐素能產生熒光物質，是視網膜中主要的生色團，在有氧的條件下，它可激發(fā)細胞色素C的光還原作用產生單線態(tài)氧、超氧陰離子和過氧化氫等活性氧來損傷組織［14－15］。LF 的光敏反應還可導致脂質過氧化，使丙二醛等細胞毒性物質含量增加［14］。因此，LF 作為一個潛在的光敏分子，增加了視網膜光損傷的危險性?，F(xiàn)已證實［15］，LF的不斷累積與年齡相關性黃斑變性中視網膜色素上皮的破壞有密切關系。

4 Müller細胞與神經營養(yǎng)因子的作用

實驗表明將腦源性神經營養(yǎng)因子（BDNF）、神經營養(yǎng)因子－3（NT－3）、睫狀神經營養(yǎng)因子（CNTF）、神經生長因子（NGF）等注入玻璃體腔中可明顯延緩遺傳性和光導致的視網膜感光細胞的變性壞死，但正常視網膜光感受器上并不存在此類神經營養(yǎng)因子受體［16］，上述因子的作用機制被認為是通過Müller細胞來發(fā)揮作用［17］。Müller細胞是存在于內核層中的一種視網膜特有的膠質細胞，在視網膜中發(fā)揮支持、營養(yǎng)、絕緣和保護等重要作用。光致視網膜變性可上調Müller 細胞表面的神經營養(yǎng)因子p75（p75NTR）［18］和酪 氨酸激 酶受體C（Trk C）［19］水平。張純等［20］觀察大鼠視網膜光損傷后Müller細胞增殖，表明Müller細胞參與了光損傷性視網膜變性。

5 凋亡在視網膜光損傷中的作用

細胞凋亡不但參與了視網膜形態(tài)發(fā)生和組織重建［21］，同時也存在于多種視網膜病理過程中［22］。有研究表明，在各種遺傳性視網膜色素變性和光致視網膜損傷中，凋亡是感光細胞和色素上皮細胞丟失的主要機制［23］。目前，在視網膜光損傷中可能具有調控細胞凋亡作用的基因有以下幾種：

5.1 p53

p53是一種腫瘤抑制基因，它定位于人類染色體17P13.1。其產物p53 蛋白主要功能是感受DNA 或其它形式的細胞損傷信號，從而決定細胞在G1／S期生長停滯抑或引起凋亡。Marti［24］等將暗適應的野生型p53（＋／＋）和基因敲除p53（－／－）小鼠置于8500～15000lux的白光下照射2h 后，兩組動物在形態(tài)、組織化學和視網膜電流圖（ERG）方面得到相同的變化：光鏡下可見到兩者外核層的感光細胞濃縮深染；TUNEL 染色能檢測到大量的陽性細胞核存在；凝膠電泳顯示有典型的DNA 梯帶出現(xiàn)，ERG 的a、b、c波幅和振蕩電位亦都明顯下降。而在未受光照的p53（＋／＋）和p53（－／－）對照組中，兩者感光細胞的結構和功能也不存在顯著性差別。結果表明p53的缺失并不影響正常的視網膜功能，光導致的感光細胞凋亡也不依賴于功能性p53的存在。Lansel［25］等在對正常的和p53缺失的C57BL／6J小鼠實驗中也證實了上述結果。

5.2 bcl－2家族

bcl－2是Tsujimoto等從伴有t（14，18）染色體易位的濾泡狀B 細胞淋巴瘤中發(fā)現(xiàn)的，定位于18q2l，它的表達可增加細胞對多重促凋亡因素的抗性，抑制多種因素造成的神經細胞凋亡［26］。1993年Boise發(fā)現(xiàn)與bcl－2功能相同的bcl－XL基因［7］。Chen［27］等將鼠視蛋白基因5′－ 側翼區(qū)的啟動子序列與人的bcl－2cDNA 融合，構建在感光細胞中可過度表達bcl－2的轉基因鼠模型，發(fā)現(xiàn)bcl－2不但能阻止由視紫紅質及桿體細胞cGMP 磷酸二脂酶基因缺陷造成的遺傳性視網膜變性，而且還可降低強光照射下感光細胞凋亡的發(fā)生率。他認為感光細胞中高表達的bcl－2較正常內源水平的bcl－2更能有效地抑制各種視網膜變性中凋亡的發(fā)生。

但也有相反的報道，Joseph［28］將感光細胞中表達有bcl－2及同源蛋白bcl－XL的轉基因鼠分別與攜有rd／rd基因突變的小鼠或顯性視紫紅質基因突變小鼠雜交，組織學和ERG 的結果表明bcl－2和bcl－XL 的過量表達并不能阻止上述兩種鼠中感光細胞的變性，原位末斷標記也顯示有凋亡相關的DNA片段形成。但在強光照射2h 后，bcl－2轉基因鼠的視網膜中央區(qū)域保留有大約4 行感光細胞，而bcl－XL轉基因鼠和同窩正常的未轉基因鼠未顯示出對光的抵抗性，其感光細胞被全部破壞。實驗中發(fā)現(xiàn)bcl－2轉基因鼠中有視紫紅質含量的下降，而這在bcl－XL小鼠中沒有見到，因此他認為bcl－2 和bcl－XL 的大量表達并不能阻止這兩種基因突變造成的感光細胞凋亡，而bcl－2轉基因小鼠對光損傷所具有的抵抗力來源于視紫紅質含量的降低，并非是bcl－2的抗凋亡作用，在遺傳和外界物理因素導致的感光細胞凋亡中并不存在bcl－2的調控。

5.3 c－fos

原癌基因c－fos也已發(fā)現(xiàn)有誘導神經細胞凋亡的作用［29］。其編碼的產物c－Fos蛋白是轉錄因子活化蛋白－1（AP－1）復合體中的一員，AP－1參與調控視網膜中多種基因的表達.最近的研究表明，c－Fos在光誘導的感光細胞凋亡中有必不可少的作用。Hafezi［23］等將c－fos基因敲除的小鼠c－fos（－／－）和野生型小鼠c－fos（＋／＋）同時暴露于5000lux的白光下2h后，發(fā)現(xiàn)c－fos（＋／＋）鼠有大量感光細胞凋亡，而c－fos（－／－）鼠的視網膜不受影響。因為c－Fos在調節(jié)桿細胞特異性基因表達的過程中有重要作用，人們推測c－fos（－／－）鼠所表現(xiàn)的對凋亡的抗性可能與c－Fos功能缺失而導致小鼠視網膜感光細胞吸收光子及光轉導能力的下降有關。但是Kueng Hitz［30］等的實驗結果證實上述這兩種基因型小鼠的桿細胞有相同的光吸收能力，因此c－fos（－／－）小鼠對光誘導凋亡的抗性源于在凋亡級聯(lián)反應中c－Fos的缺乏，并不是由桿細胞正常生理功能下降所致.Poon［31］等使用組織化學法和TUNEL法分別同時標記c－fos和DNA 斷端，結果顯示c－fos陽性核與TUNEL 陽性核相對應，進一步證明了cfos與光感受器細胞凋亡的關系。總結視網膜光損傷是一多因素導致的病變，其發(fā)生機制已非常復雜，目前光學儀器在眼科的廣泛應用，激光手術和白內障摘除人工晶體植入手術的廣泛開展開展，醫(yī)源性光損傷越來越受到人們的重視。隨著視網膜光損傷機制研究的深入以及光誘導感光細胞凋亡過程中分子事件的日益明確，為其防治提供理論基礎，相信必將為臨床治療該類疾病提供更為有效的手段和措施。

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