王晶瑩，王 影，趙子德，龍思羽，孫婉鈺，周芷伊

0引言

缺血性視神經病變(ischemic optic neuropathy，ION)是一種常導致嚴重的永久性視力損害和視野缺損的急性視神經損害。臨床上，根據視盤是否腫脹，將其分為前部缺血性視神經病變(anterior ischemic optic neuropathy，AION)和后部缺血性視神經病變(posterior ischemic optic neuropathy，PION)，前者是供應視盤篩板區(qū)的睫狀后短動脈缺血，后者是篩板后至視交叉間的視神經血管發(fā)生急性缺血。這兩種類型均可分為動脈炎性和非動脈炎性，幾乎所有動脈炎性缺血性視神經病變都是由巨細胞動脈炎引起的，目前在歐美國家發(fā)病率較高，在我國尚屬罕見。因此，本文以非動脈炎性前部缺血性視神經病變(nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy，NAION)為重點，從其發(fā)病機制、病理改變，以及既往研究中相關蛋白分子和易感基因方面綜述了目前該病的分子病理機制，為今后研究NAION的病理機制及治療提供理論依據。

1 NAION發(fā)病機制

NAION確切發(fā)病機制尚未完全明確，目前，視盤血供灌注壓降低和危險視盤結構是誘發(fā)NAION的共識。視盤由睫狀后短動脈、軟膜動脈網分支和脈絡膜血管分支組成的吻合Zinn-Haller環(huán)的動脈血供[1]，生理條件下，視盤血供的灌注壓與眼內壓、血壓處于動態(tài)平衡狀態(tài)[2]，但這種血液供應系統十分脆弱，各種眼局部或全身血管危險因素引發(fā)的壓力變化即可能導致血管自動調節(jié)機制紊亂，引起毛細血管灌注壓降至臨界水平以下和缺血。現已證實的血管危險因素包括高血壓、夜間低血壓、糖尿病、睡眠呼吸暫停綜合征等，以及可能相關的高脂血癥、貧血和吸煙等[3-6]，而頸動脈狹窄、心臟病或中風并沒有增加NAION的風險[7]。此外，某些藥物的使用與NAION有所相關，如磷酸二酯酶(PDE5)抑制劑[8]和胺碘酮[9]等。研究還發(fā)現，絕大多數的NAION患者除了具備血管危險因素，同時擁有較小的視盤或視杯(杯盤比<0.35)，這種“危險視盤結構”使得120多萬條視神經纖維通過視盤時十分擁擠[10]。Moghimi等[11]利用譜域光學相干層析成像(spectral domain optical coherence tomography, SD-OCT)對NAION患者與健康對照組的視神經頭結構進行對比研究發(fā)現，NAION患者的篩板前膜組織較厚。這些解剖特征共同對疾病的發(fā)生奠定了病理基礎。

2病理改變

理論上，各種因素引起視盤低灌注或缺血梗塞將引起視神經軸突水腫，當局限性腫脹的視神經纖維穿過僵硬且擁擠的篩板前固定間隙時，會通過隔室綜合征加重對視神經的機械性壓迫，繼而進一步阻斷其內毛細血管血供并引發(fā)炎癥反應，引起軸突退化和視網膜神經節(jié)細胞(retinal ganglion cells, RGCs)凋亡。王一瑋等[12]通過對大鼠NAION(rodent NAION, rNAION)模型RGCs及視神經軸突的動態(tài)觀察，發(fā)現rNAION模型建立1wk后即出現視神經部分軸突水腫、神經纖維髓鞘解體，RGCs緩慢丟失，隨著病變時間延長，視神經軸突潰變消失、膠質明顯增生，伴RGCs存活率快速下降，僅有37.5%; Salgado等[13]通過對早期NAION患者視神經組織臨床標本和誘導后非人靈長類NAION模型的對比觀察，發(fā)現二者病理組織相似，局灶性軸突丟失區(qū)域均出現外源性巨噬細胞和內源性小膠質細胞，認為細胞炎癥在視神經梗死后發(fā)揮重要作用，主要通過多形核白細胞和巨噬細胞參與碎片清除和視神經組織重塑。

3 NAION相關蛋白分子

3.1細胞凋亡相關分子細胞凋亡是維持機體組織或器官內環(huán)境平衡與穩(wěn)定的細胞程序性死亡，若各因素引起細胞凋亡功能紊亂，將導致機體炎癥、神經退行性疾病、腫瘤等病理改變[14]。凋亡的主要途徑包括內源性途徑，即線粒體通路，如由Bcl-2 (B-cell lymphoma-2) 家族蛋白調控，激活凋亡啟動亞類含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase) 蛋白酶作用反應；外源性途徑，即死亡受體通路，如激活腫瘤壞死因子(TNF)/腫瘤壞死因子受體(TNFR)或凋亡相關因子配體(FasL)/凋亡相關因子受體(Fas)通路作用反應；以及內質網應激(endoplasmic reticulum stress，ERS)，最終激活下游的執(zhí)行細胞凋亡效應分子Caspase-3，通過分解其他蛋白質引起凋亡。由于RGCs凋亡為NAION主要的病理結局，目前基礎研究多聚焦于凋亡相關分子。

3.1.1 Caspase蛋白家族和Bcl-2蛋白家族Caspase家族可介導細胞凋亡的級聯反應，現發(fā)現該蛋白家族在哺乳動物細胞中包括15種家族成員，包括凋亡起始分子如Caspase-2、Caspase-8、Caspase-9、Caspase-10等；凋亡效應分子如Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7等，為級聯反應下游的執(zhí)行細胞凋亡效應分子[15]。Bcl-2家族中的Bcl-2分子可以對細胞凋亡發(fā)揮抑制及抗氧化作用，Bax分子則可以促進細胞凋亡[16]。田紫煜等[17]通過眶內及眶外針刺對NAION兔模型細胞中凋亡關鍵蛋白觀察，發(fā)現針刺對NAION組織Bax及Caspase-3表達有一定抑制作用，對Bcl-2表達有促進作用，從而減少RGCs凋亡、修復視神經，干預NAION病變進程。

3.1.2 Fas受體Fas為一種細胞膜Ⅰ型跨膜蛋白受體分子，其天然配體FasL為Ⅱ型跨膜蛋白，二者同屬于TNFR家族跨膜蛋白，機體正常組織中均有表達，且相互結合可誘導Fas所在的細胞凋亡，在多種免疫性疾病、血液系統疾病及腫瘤疾病等方面發(fā)揮重要的生理功能。李雪菲[18]采用中藥干預rNAION模型，發(fā)現抑制Fas以及FasL表達，從外源性途徑抑制了RGCs凋亡。

3.1.3 ERS相關分子ERS表現為在各種損傷因素的作用下，許多錯誤折疊與未折疊蛋白聚集在內質網內，導致細胞內鈣離子(Ca2+)平衡紊亂，影響細胞穩(wěn)態(tài)。激活后的ERS可引起相關葡萄糖調節(jié)蛋白78(glucose regulated protein 78kD，GRP78)和CCAAT/增強子結合同源蛋白(CHOP)等表達變化。GRP78有助于將新合成的多肽跨內質網膜轉運，促進蛋白質的折疊和組裝，靶向錯誤折疊的蛋白質進行內質網相關降解(ER-associated degradation, ERAD)，調節(jié)鈣穩(wěn)態(tài)，并充當內質網應激傳感器，而CHOP通過與蛋白激酶R樣內質網激酶(proteinkinase R-like ER kinase, PERK)、肌醇酶(inositol-requiring enzyme-1，IRE-1)、活化轉錄因子6 (activating transcription factor6, ATF6)等信號通路相互作用介導細胞凋亡[19]。Kumar等[20]在rNAION模型建模后1d，觀察到視網膜內CHOP表達增加、GRP78表達減少，證實了急性NAION可導致ERS增加。

3.2內皮素-1 內皮素-1(endothelin 1, ET-1)是一種由血管內皮細胞分泌的生物活性肽，可以通過與內皮素受體ETA和ETB受體結合，影響細胞內Ca2+內流、一氧化氮(NO)及前列環(huán)素釋放而調節(jié)血管張力和血流量，在血流動力學中發(fā)揮重要生理調節(jié)功能。諸多國內外研究證實，ET-1在缺血性視神經病變中發(fā)揮一定作用。Cioffi等[21]應用ET-1造成慢性rNAION模型產生劑量依賴性的血管收縮，并出現了視神經軸突喪失。王潤生等[22]動態(tài)觀察了急性期rAION模型眼內組織ET-1水平變化過程，認為一旦視盤局部缺血缺氧即刺激ET-1分泌，進而影響疾病進程，ET-1濃度與視盤水腫持續(xù)或消退狀態(tài)相關。

3.3髓樣細胞觸發(fā)受體髓樣細胞觸發(fā)受體(triggering receptor expressed on myeloid cells,TREMs)是主要在髓樣細胞中表達的免疫球蛋白跨膜受體超家族，可介導多種途徑誘導細胞內Ca2+動員、肌動蛋白細胞骨架重排、核因子κB(NF-κB)等轉錄因子激活、相關細胞因子生成、吞噬等作用，同時也調節(jié)神經系統的凋亡[23]。其中TREM-1、TREM-2為熱門研究受體。TREM-1是在固有免疫細胞(中性粒細胞、成熟單核細胞、巨噬細胞)和血小板上表達的免疫受體，通過促進Toll樣受體(Toll-like receptor, TLR)和NOD樣受體(nucleotide binding oligomerization domain like receptors, NLR)參與觸發(fā)的炎癥信號放大[24]；而TREM-2則是一種重要的自身免疫負調節(jié)因子，可以抑制巨噬細胞TNF和白細胞介素-6 (interleukin- 6, IL-6) 的產生，并促進小膠質細胞的抗炎狀態(tài)[25]。孟凡超等[26-27]在rAION模型視神經組織中分別檢測TREM-1、TREM2，研究結果表明二者表達與AION有一定關系，TREM-1通過促進炎癥反應及促凋亡作用加重視神經損傷，TREM-2則通過抗炎、抗凋亡作用發(fā)揮神經保護作用。

3.4原肌球蛋白受體激酶B 原肌球蛋白受體激酶B(tropomyosin-related kinase B, TrkB)是位于神經細胞膜上的一種跨膜蛋白，是腦源性神經營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)的特異性受體。當BDNF與高親和力的TrkB受體結合，將介導下游信號分子的激活，如絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)和磷脂酰肌醇-3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K)，對神經系統神經元丟失具有抑制作用。在神經保護治療中，除了廣泛應用的外源性BDNF治療靶點，通過使用直接與TrkB受體結合的單克隆抗體以激活內源性神經營養(yǎng)因子也是一種治療途徑?？筎rkB受體單克隆抗體誘導TrkB受體磷酸化，可激活細胞外調節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK1/2)和蛋白激酶B(AKT)信號通路，對實驗性青光眼和視神經切斷后RGCs的搶救具有一定作用[28-29]。Ali等[30]通過應用TrkB受體特異性激動劑LM22A-4，證實在rNAION模型中激活TrkB受體均可提高體內、體外RGCs的存活率，為治療NAION提供了有效依據。

3.5 αB-晶體蛋白αB-晶體蛋白(αB-crystallin，αB-C)屬于小熱休克蛋白家族成員，分布在晶狀體、神經視網膜、視網膜色素上皮等不同組織中，在信號傳導、蛋白質降解、細胞骨架結構穩(wěn)定和細胞凋亡等細胞過程中起著重要作用[31]。大量研究表明，αB-C在視神經損傷模型中具有神經保護作用，可以提高RGCs的存活率和視網膜功能[32]。Wu等[33]研究證實αB-C通過減弱Caspase-3表達來抑制RGCs的死亡，在視網膜缺血再灌注損傷中起到神經保護作用。Yan等[31]研究發(fā)現，αB-C可顯著降低丙二醛(MDA)、NO水平以及一氧化氮合酶(iNOS)、NF-κB-p65的陽性表達，提高總超氧化歧化酶(T-SOD)活性，發(fā)揮抗氧化作用，保護視網膜免受缺血再灌注損傷。Pangratz-Fuehrer等[34]發(fā)現rAION模型視神經組織中αB-C表達增加，并與小膠質細胞及星形膠質細胞的激活相一致，認為αB-C是實驗性AION的早期標志物，而αB-C治療可通過降低小膠質細胞活性和促進少突膠質細胞存活以增強缺血后內源性神經保護。

4 NAION相關易感基因

4.1凝血因子相關基因多態(tài)性凝血因子是參與凝血過程的各種蛋白質組分，其基因多態(tài)性可以改變血漿濃度，影響機體凝血與抗凝的動態(tài)平衡，對纖溶功能低下、血栓形成起到重要作用。研究證實，NAION與遺傳性及獲得性凝血因子有關[35]。Glueck等[36]前瞻性評估了12例NAION患者血清中與凝血障礙相關基因，發(fā)現亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)基因C677T純合突變，認為這與NAION發(fā)病存在因果關系。此外，凝血因子V萊頓(FVL)突變和凝血酶原基因G20210A突變(PTG)是血栓性疾病的主要危險因素，也是NAION發(fā)病的潛在風險[37]。

4.2血小板膜糖蛋白多態(tài)性血小板在血栓形成中發(fā)揮重要作用，它們通過某些膜糖蛋白和內皮下層成分的相互作用而黏附在血管內皮受損處，控制黏附或聚集所必需的膜糖蛋白基因的多態(tài)性可能導致血栓形成的風險增加。一些研究發(fā)現血小板膜糖蛋白(glycoprotein, GP)的功能多態(tài)性與冠狀動脈、腦動脈血栓形成風險增加相關[38-39]。因此有學者認為血小板增多與NAION發(fā)病有一定相關性，并通過對5種GP多態(tài)性檢測證實，其中GP Ibα基因的可變數目串聯重復序列(VNTR)B等位基因，是NAION發(fā)病的一個重要的獨立危險因素[40-41]。

4.3膽固醇酯轉運蛋白TaqⅠB基因多態(tài)性高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)對膽固醇具有逆向轉運，以及抗氧化、抗炎和抗血栓的功能[42]。王小東等[43]研究證實， 膽固醇酯轉運蛋白(cholesterol ester transfer protein, CETP)TaqⅠB基因多態(tài)性B1等位基因中B1B1基因型為NAION發(fā)病的危險因素。這可能因為B1B1基因型下調血漿HDL-C濃度，從而抑制了對血管內皮的保護功能，增加了NAION發(fā)生風險。

4.4谷胱甘肽-s-轉移酶基因多態(tài)性谷胱甘肽-s-轉移酶(glutathione S-transferase, GSTs)是谷胱甘肽(GSH)結合反應的關鍵酶，GSTM1和GSTT1其亞家族主要成員，可以催化異煙肼的有毒代謝物與GSH結合排出體外，已經被證實能夠保護細胞免受高活性氧(reactive oxygen species, ROS)的毒性作用，維持機體細胞的新陳代謝。Wan等[44]研究發(fā)現，GSTM1空白基因型與NAION發(fā)病有顯著相關性，表明GSTs受損或氧化損傷可能參與NAION的致病途徑；而GSTT1空白基因型與NAION易感性之間無顯著相關性，但有保護作用的趨勢，這與GSTT1對GSTs酶活性有積極影響有關，有助于視網膜維持氧化產物生成和清除之間的穩(wěn)態(tài)平衡。

4.5視盤相關基因ATOH7的多態(tài)性ATOH7是一種外顯子基因，可促進Müller細胞衍生的視網膜干細胞分化為視網膜神經節(jié)細胞，并在決定人類視盤大小方面發(fā)揮重要作用[45]。Chen等[46]研究發(fā)現ATOH7的T等位基因具有獨立的NAION患病風險，同時還探討了ATHO7與血管因子相關基因ET-1和ACE的相互作用，結果表明血管因子相關基因不能單獨影響NAION風險，而當與ATOH7風險因素結合時，可以增加NAION的患病機率。

4.6 c-fos基因c-fos是廣泛分布在中樞神經系統內的一種家族原癌基因，在缺氧、光線、機械、疼痛等多種刺激因子下衍生其表達產物FOS蛋白，該蛋白為一類核蛋白轉錄因子，經磷酸化修飾后返回細胞核內與另一家族原癌基因c-jun表達產物JUN蛋白形成復合物，在細胞增殖、分化、凋亡、炎癥等病理過程中起著重要作用，是神經元激活的標志。郭瑤等[47]研究發(fā)現，缺血誘導rAION模型RGCs凋亡過程中c-fos基因出現快速一過性表達，與腦缺血誘導c-fos基因在腦內表達的結果基本一致，但認為其相應的機制及意義仍需做進一步探討。

5小結

NAION是一種較為常見的急性視神經損害，根據典型的臨床表現以及眼科檢查技術的進步，其診斷與鑒別診斷比較明確。目前，國內外對NAION發(fā)病機制的研究多圍繞視盤結構及血管相關危險因素進行探討，但對該病相關的分子病理機制仍有待進一步深入研究。疾病相關的蛋白分子、易感基因在機體患病中的作用十分復雜且相互交錯，本文僅依據既往基礎研究結果進行梳理，難免有一定局限性，希望能為今后NAION分子病理機制的進一步探討及治療思路提供相關理論依據。