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编号:10504106
一氧化氮和内皮素在青光眼发病中的作用
http://www.100md.com 《眼科新进展》 2000年第3期
     一氧化氮和内皮素在青光眼发病中的作用

    刘国军(综述) 仇宜解(审校)

    关键词:一氧化氮;内皮素;青光眼

    青光眼是以眼内压升高损害视功能为主要特征的常见眼病,以往人们对其进行了广泛的研究。然而,就其发病机制,尤其是原发性开角型青光眼(POAG)的发病机理目前仍不甚清楚[1]。近年来,人们对青光眼发病的研究集中到视盘病变与一些危险因子的关系上,特别是对一氧化氮(nitric oxide, NO)和内皮素(endothelin,ET)研究的深入,对青光眼发病认识有了新突破。研究发现NO和ET参与眼内压(IOP)的调节、眼血流的调节及视网膜神经节细胞凋亡(apoptosis)的过程[2],并成为1997年瑞士巴塞尔国际青光眼会议讨论的热点[3]。本文就近年来在这方面的研究进展作一综述。
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    1 NO和ET的一般生物学特性

    NO和ET是新发现的细胞介质。NO是一种内源性短效反应气体,能溶于组织且能自由地通过细胞膜。它是由NO合酶(NO synthase, NOS)催化,将底物L-精氨酸的胍基氧化而成。并生成L-瓜氨酸[4]。按原型酶的细胞或组织来源以及表达的方式,NOS分为神经元型NOS(nNOS)、诱导型NOS(iNOS)和内皮型NOS(eNOS)。NO在生物体内作为重要的信使分子和效应分子,参与许多系统的生理病理过程[5]。ET是一族含21个氨基酸的多肽,以3种亚型存在,即ET1、ET2和ET3。ET1是已知最强的缩血管物质,由内皮细胞产生,而ET2和ET3产生于神经组织[2,6]。ET受体有3类,即ETA、ETB和ETC。ETA主要分布于血管平滑肌细胞,产生缩血管效应;ETB多分布于内皮细胞,促进内皮细胞释放NO;ETC分布于中枢神经系统[7]
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    2 NO和ET对IOP的调节

    2.1 参与IOP调节的解剖因素 正常人IOP的维持取决于房水分泌与排出之间的动态平衡。房水是由睫状突无色素上皮细胞分泌的,在排出过程中要克服一定的阻力,这种阻力主要是由小梁网(TM)产生的。TM由色素膜网、角巩膜网及筛状层3部分组成。以往认为,附着于巩膜突的睫状肌(CM)纵行纤维舒缩参与房水外流阻力的调节,纵行纤维收缩,房角开大,外流阻力下降,房水外流增加,IOP下降;反之,IOP升高[4]。最近发现在灵长类动物眼中,筛状层是TM阻止房水外流的主要原因所在[2]。Tamm和Wiederholt研究表明在TM有收缩成分(如含肌动蛋白的类似肌纤维样的细胞)。因此,TM本身也具有收缩特性,参与房水外流的调节[3]

    2.2 NO参与IOP的调节 有人采用尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)-黄递酶染色技术,发现人眼睫状突无色素上皮细胞、CM纤维、TM、Schlemm管及积液管内皮细胞中含有eNOS,特别是在TM筛状层及CM纵行纤维的前段含量丰富。有证据表明CM和TM均能持续释放NO,激活鸟苷酸环化酶(GC),使细胞内环鸟苷酸(cGMP)浓度升高,K+经通道到细胞外,导致超极化。这种超极化又导致电压依从性Ca2+通道失活,最终细胞内Ca2+浓度下降,导致CM和TM松驰,对TM的松驰作用比CM强烈,因而房水外流阻力下降,房水外流增加[2,4]。也有研究表明硝酸酯类扩血管药物或NO供体能降低IOP[8,9]。Nathanson等[10]进一步研究发现在POAG病人中NADPH-黄递酶在TM和Schlemm管内皮细胞的染色减少,特别是CM纵行纤维前段明显减少。Tunny等[11]采用分子生物学技术研究发现有家族遗传性的POAG病人eNOS基因启动子编码区的改变与无家族史的正常人相比有显著的差别。由此可见,NO在IOP的调节中起重要作用。
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    2.3 ET参与IOP的调节 ET能使CM和TM细胞收缩,从而调节IOP。Lepple-Wienhues等[12]对游离的牛TM和CM带的收缩度进行了测定,用10-6mol.L-1的卡巴可(carbachol)引起这2种组织收缩的程度作为实验的参照收缩力(100%),与参照组相比,ET能更有效地引起TM的收缩(157%),对CM仅引起相当于参照组54%的收缩力,而且ET引起的收缩对细胞内Ca2+敏感。由于ET主要作用于TM,故高浓度的ET可增高IOP。ET引起收缩的机制:部分依赖于细胞内钙和L型Ca2+通道,另外也涉及细胞外 Ca2+活化K+[2]。据推测还存在被ET激活的非特异性阳离子通道(对Na+、K+、Ca2+通透)。Wiederholt等[13]验证了这一假设,他们应用敏感的非特异性阳离子通道阻断剂——氟灭酸(flufenamic acid),由ET引起的绝大部分收缩可被这种阻断剂抑制。可见,ET引起TM和CM收缩的主要效应由非特异性阳离子通道调节。该通道阻断剂能降低通道开放的可能性,进而减少细胞外Ca2+的流入,细胞内Ca2+减少,导致舒张,与CM相比在TM更明显。
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    ET在活体又是如何调节IOP的?有研究发现在CM有ET1的结合部位,ET1在生理剂量时可控制CM的功能及房水外流[7]。Leplle-Wienhues 和Wiederholt首次证实牛和人眼房水的ET样免疫反应活性比相应血浆水平高2~3倍,并指出人类无色素睫状上皮细胞具有释放ET样免疫反应活性物质的潜能。在细胞免疫化学实验中,培养的人类无色素上皮细胞以及供体的睫状上皮细胞均呈ET强阳性,这提示在房水分泌和外流调节中,ET可能起重要作用[2]。Noske等[14]测定了POAG伴白内障病人术后房水ET1活性,结果明显高于仅有白内障的病人。Tezel等[15]用RIA方法测定31例POAG和24例非青光眼病人房水、血浆中的ET1,结果示2组中血浆ET1水平无显著差异,但POAG组房水ET1高于对照组。POAG组房水与血浆中ET1比率大约高于对照组10%.可见,ET在IOP的调节中起一定的作用。
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    3 NO和ET对眼血流的调节

    3.1 NO参与眼血流调节 NO对血流量的调节是通过研究NO阻滞剂(L-NAME)的作用来探知的,静脉注射L-NAME的结果表明:NO参与维持兔、狗和猫脉络膜恒定的血管紧张度[2]。低频刺激面神经可使兔脉络膜释放NO,表明NO在调节正常血流量方面有一定的作用[16]。在视网膜、视盘和视神经,NO也参与正常血流量的调节,但是在不同种属和视路不同部位均存在差别。静脉注射L-NAME,可使兔视网膜血流减少50%,[17],而对猫和猴暗适应的视网膜无明显作用[18,19];对猴眼视盘血流量可减少50%[18],猫减少到正常血流量的10%,而对猫视神经球后部分不受影响[19]

    3.2 ET参与眼血流调节 ET对视网膜和视盘血流量的作用受血-视网膜屏障的影响,因为ET不能通过此屏障而到达健康的视网膜和视盘。当ET1注射到玻璃体中,能引起猫视网膜血管收缩,血流量下降,兔视盘血流量也下降。当静脉应用ET1时,可引起兔视盘及脉络膜血流量暂时增加,且可被L-NAME阻滞。这表明ET1使血管内皮细胞释放NO[2]
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    3.3 血管内皮功能异常是青光眼发病的重要血管因素 研究认为,当内皮细胞膜受体接受乙酰胆碱后,细胞内Ca2+浓度增加,激活NOS,产生NO,引起血管扩张;同时平滑肌表面的乙酰胆碱受体也激活,细胞内Ca2+增加,从而引起平滑肌细胞收缩。在正常情况下,两种作用互相平衡抵消。而在病理状态下,特别是内皮细胞功能异常时,NO生成减少,血管就会发生收缩[2]。Gass等[20]认为ET1参与了调控周围血管张力和眼血流灌注,青光眼病人常存在ET1释放调节紊乱。Kaiser等[21]报道了正常眼压性青光眼(NTG)病人血浆ET1水平高于高眼压性青光眼和对照组,认为血管机能障碍可能是NTG视神经损害的一种机理。Sugiyama等[22]测定了52例无心血管系统疾病的NTG病人血浆ET1水平,发现NTG组ET1显著高于对照组。有早期视野缺损的NTG组血浆中ET1高于中期视野缺损病人,这表明血浆中ET1升高与NTG及其发展阶段有关,特别是与视盘的血流有关。Orgul等[23]在兔眼眶内靠近视盘处安放一个微泵,连续数周泵入ET,其结果导致了视盘的萎缩,与青光眼高IOP引起的萎缩相似。
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    4 NO参与视网膜神经节细胞凋亡

    Monard和Bonne研究认为青光眼视功能的损害是由于视网膜神经节细胞凋亡所致。节细胞的凋亡是在谷氨酰激活N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)膜受体后诱导的,NMDA受体激活产生自由基超氧阴离子和大量的NO,二者结合生成有毒性的化合物OONO-,后者触发节细胞凋亡[3]

    作者单位:刘国军(青岛大学医学院附属医院眼科 266003)

    仇宜解(青岛大学医学院附属医院眼科 266003)

    参考文献

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