一氧化氮和内皮素在青光眼的发病机理中的作用
作者：赵海霞 综述 艾育德 审校
单位：内蒙古医学院一附院眼科，010050呼和浩特
关键词：一氧化氮；内皮缩血管肽类；青光眼；病因学
眼科990219
摘 要 一氧化氮(NO)是一种重要的、与炎症和免疫反应有关的分子，是一种神经元信息分子。一氧化氮和内皮素的生化特点表明了它们与青光眼的发病机理有关。本文着重叙述一氧化氮和内皮素在眼内压(IOP)调节和眼部血循环以及程序性细胞死亡(凋亡，apoptosis)介导的视网膜神经节细胞死亡中的作用。
分类号 R775
一氧化氮(nitric oxide，NO)在青光眼中的作用已成为当今眼科界的热门话题。一位新西兰的青光眼专家认为：视神经乳头疾病与许多危险因素有关。青光眼不仅仅是局限于眼部的疾病，而且可以引起其它更多的常见病。青光眼与系统的危险因素有关，特别是与那些血管调节失衡性疾病有关。NO和内皮素已被认为是调节因子。目前的研究已表明：NO是一种内源性血管扩张剂、炎症介质、细胞信使[1，2]及神经递质。当血管内皮表面受体受到拮抗剂如乙酰胆碱(副交感神经阻滞剂)、一种一氧化氮合成酶(NOS)激活时，可以产生NO。NO可以通过渗透性穿透平滑肌细胞，它是一种小分子内源性反应气体，它通过与Fe离子结合活化鸟苷酸环化酶，生成环磷酸鸟苷(cGMP)，使细胞内cGMP含量增高，最后产生血管扩张效应[3]。而内皮素，是由内皮细胞分泌的，与平滑肌表面的特异性受体结合，产生持久的血管紧张素，起到收缩血管的作用。
, 百拇医药
1 NO的生化特点和氧化代谢
内源性NO是由L-精氨酸(L-arginine)和分子氧在一氧化氮合成酶(NOS)催化下生成的。NOS分为：中枢性NOS(nNOS)、内皮结构型NOS(ecNOS)和诱导型NOS(iNOS)，前两者统称为结构型NOS(cNOS)，cNOS活性完全依赖于Ca离子和钙调蛋白，与信号调节作用关系密切。iNOS是抗微生物和抗病毒屏障的主要成分，另一方面，通过iNOS途径生成的NO在许多自身免疫性疾病和炎症反应中起着破坏性效应，当然这种损害作用决定于它的氧化状态。NO可由多种细胞产生，它可调节细胞外信号分子酶的代谢，又可作为调节因子影响邻近细胞的功能[4～7]。NO的特性与它的氧化还原作用有关。在炎症反应中，NO是氧化代谢的重要因素，它与超氧离子反应产生具有强氧化作用的分子如：NO2和过一氧化氮(OONO-)，这些氧化剂对细胞和组织具有强烈的毒性[8]。然而，当NO在低剂量时，它可作为一种信号分子连接和调节血红素蛋白、Fe-S酶的功能及ATP的合成。含有金属和巯基的蛋白是NO的重要结合部位，NO产生生物学高效应的关键成分是信号蛋白-离子通道、受体、酶和转录因子(包括位于变构部位或活化部位的转化金属或转化巯基[9])。亚硝基化反应可发生在亲核中心，最后由亚硝基化产生的NO导致分子和细胞的毒性反应，出现组织损害。
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2 NO和内皮素在眼内压(IOP)调节中的作用
影响眼压的因素主要是睫状体上皮细胞分泌房水的量以及小梁网对房水滤过的阻力。Haefliger等[10]在探讨NO对视网膜毛细血管外膜细胞的舒张作用时，发现青光眼患者视网膜微循环有程度不同的失调现象，认为青光眼与NO有密切关系。James等[11]从解剖学上发现正常人的睫状肌中有还原型辅酶Ⅱ(NADPH)染色阳性物质，睫状肌的舒缩直接影响小梁网的舒缩，因此含NO的睫状肌与调节小梁网对房水的滤过密切相关。但有学者通过形态学、生理学和药理学研究，又提出小梁网具有产生收缩能力的成份[12]――小梁网梭形细胞受刺激后还可以像平滑肌一样收缩。NO可以引起小梁网的舒张，内皮素则使其收缩。另外，小梁网可以部分调节房水的循环。进一步的实验表明：NO可通过介导小梁网松弛而增加眼房水循环，从而降低眼内压[13]；而内皮素则减慢房水循环，增加IOP。研究还发现：青光眼患者的房水中内皮素含量明显高于正常人，也有人证明青光眼患者眼内NOS降低，而这种酶对于NO的产生非常重要。
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NO和内皮素不仅是IOP重要的生理调节剂，也影响着青光眼患者IOP的升高，这也是因为NO产生的降低和内皮素分泌的过量。
3 功能性血管调节失衡
除了IOP，功能性血流量的调节失衡是与血管性青光眼相关的另一个危险因素。视网膜微循环的血流量的调节主要依靠血管内皮源性因子：NO和内皮素。Tamer和Zurich表明由血管内皮释放的NO和内皮素不仅调节视网膜微循环的血流量，而且这个调节系统的功能失调可能导致局部血管痉挛。Tamm则认为：从形态学和生理学角度看，来自非肾上腺素能和非胆碱能的自主神经系统的神经元也能释放NO，NO作为神经递质，可以扩张血管，增加血流量，在局部血循环中起重要调节作用[3]。而NO的舒血管作用比肾上腺素能的缩血管作用要强。Orgul提出在视神经乳头的毛细血管微循环中，NO和内皮素也起不同作用：在视神经乳头附近的椭圆体中即使有最小量内皮素存在数周也可引起乳头陷凹加深。有人用激光多普勒血流仪测血流量的方法，在猫和小猪的动物模型中证明了乳头部位的血流对氧的自动调节力。事实上，在生理情况下，一旦出现缺氧，乳头部位的血流即刻增加，而氧过量将降低血流量。这些调节系统的失调均可导致局部缺血和青光眼损害。德国学者Pillunat表明用血管扩张药如吸入含5%CO2的氧或者钙离子(Ca2+)拮抗剂可使青光眼患者视野缺损明显改善。这又进一步证明青光眼患者的外周血循环对内皮的相对稳定性比正常人更显著。
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总之，NO和内皮素在局部血循环中是重要生理调节因子。NO与内皮素之间的平衡对视网膜血循环有着重要意义。
4 apoptosis介导的神经节细胞死亡
我们已往的实验已证实NO在多种细胞中控制着apoptosis，其中包括肿瘤细胞，但NO对apoptosis作用的途径非常复杂，依赖于它的浓度及NO发生氧化还原作用的程度[14]。
青光眼患者，视力丧失表现在视网膜神经节细胞的死亡。神经节细胞的死亡只是因为它们所处的环境中产生了毒性物质。而NO可能就是这种毒性物质。这种细胞死亡是由apoptosis介导的。神经节细胞的缺失是继发于细胞轴索的损害。已有动物实验证明当眼压增高到正常的两倍时，神经节细胞明显凋亡，这种凋亡机制可能是因为节细胞被活化导致细胞发生所谓的“自杀”现象，这一过程中却无炎症所致的细胞死亡现象。法国的Bonne和Montpellier提出一种模型，他们认为节细胞发生的apoptosis可能是由于N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)表面受体被谷氨酸活化后诱导的。现已知：在视网膜光感受器，脉络膜神经纤维和胶质细胞层的一些细胞存在NOS，当NMDA受体被谷氨酸活化后，Ca2+进入突触后细胞，与钙调蛋白一起活化NOS，产生大量NO，同时线粒体释放出多余的超氧离子(O-2)，进而形成毒性复合物叫做过一氧化氮(OONO-)，它触发了apoptosis(附图)。
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有报道：青光眼患者玻璃体中谷氨酸含量升高，节细胞对NMDA介导的神经毒性的敏感性增强，因为典型的青光眼视野缺损常伴有大量神经节细胞的丧失，这些细胞对谷氨酸的敏感性增强可以解释为什么这些细胞在青光眼患者更易凋亡。也有学者用体外细胞培养方法也证明了NO和谷氨酸在节细胞发生凋亡中的作用，这个过程可被NO抑制剂所阻断[15]。在开角型青光眼的研究中也得到同样结果[16]，他们通过对受损的视神经进行分子生物学和神经药理学研究发现应用NMDA受体拮抗剂或Ca2+通道阻滞剂，可以降低胞内信号分子NO对视神经的损害，促进神经再生。换句话说：NO在青光眼视网膜神经节细胞的死亡中起关键作用。
5 NO临床应用展望
NOS在眼部含量十分丰富，尤其在视网膜、葡萄膜和房水流出道中，又与青光眼、葡萄膜炎、视神经疾病密切相关。NO对组织既有保护作用，又有细胞毒作用。一定剂量的NO可改善房水循环从而降低眼压，NO拮抗剂可能延缓视网膜神经节细胞发生apoptosis，促进视神经修复。而在NO-apoptosis以及NO的量等方面所知甚少。有关这些内容待进一步研究。可以预见，不久的将来NO在眼科界会显示出广阔的应用前景，为青光眼的治疗提供新的途径。
, 百拇医药
6 参考文献
[1] Garthwaite J，et al.Nature，1988，336.
[2] Garthwaite J，et al.Eur J Pharmacol，1989，172：413.
[3] Mann RM，et al.Invest Ophthalmol Vis Sci，1995，36：925.
[4] Moncada S，et al.Pharmacol Rew，1991，43：109.
[5] Nathan C.FASEB J，1992，6：3051.
[6] Nussler AK，Billiar T，Leukoc RJ.Biol，1993，54：271.
, 百拇医药
[7] Dugas B，et al.Res Immunol，1995，146：664.
[8] Beckman JS，et al.Proc Natl Acad Sci USA，1990，87：1620.
[9] Stamler J.Cell，1994，78：931.
[10] Haefliger IO，et al.Surv Ophthalmol，1994，39(2)：123.
[11] James A，et al.Surv Ophthalmol Vis Sci，1995，36：1774.
[12] Lepple-Wienhues，et al.Curr Eye Res，1991，10：983.
, http://www.100md.com
[13] Wiederholt M，et al.Invest Ophthalmol Vis Sci，1994，35：2515.
[14] 赵海霞，Jear-Pierre KOLB.中国留学生生物学会96年度交流会汇编，1996年11月
[15] Huxlin KR，et al.Eur J Neuroscience，1995，17(11)：2226.
[16] Schumer RT，et al.Archives of Ophthalmology，1994，112(1)：37.
[17] Haegliger IO.眼外科新闻(国际版)，1998，9(2)：20
(1998-04-12收稿), 百拇医药
单位：内蒙古医学院一附院眼科，010050呼和浩特
关键词：一氧化氮；内皮缩血管肽类；青光眼；病因学
眼科990219
摘 要 一氧化氮(NO)是一种重要的、与炎症和免疫反应有关的分子，是一种神经元信息分子。一氧化氮和内皮素的生化特点表明了它们与青光眼的发病机理有关。本文着重叙述一氧化氮和内皮素在眼内压(IOP)调节和眼部血循环以及程序性细胞死亡(凋亡，apoptosis)介导的视网膜神经节细胞死亡中的作用。
分类号 R775
一氧化氮(nitric oxide，NO)在青光眼中的作用已成为当今眼科界的热门话题。一位新西兰的青光眼专家认为：视神经乳头疾病与许多危险因素有关。青光眼不仅仅是局限于眼部的疾病，而且可以引起其它更多的常见病。青光眼与系统的危险因素有关，特别是与那些血管调节失衡性疾病有关。NO和内皮素已被认为是调节因子。目前的研究已表明：NO是一种内源性血管扩张剂、炎症介质、细胞信使[1，2]及神经递质。当血管内皮表面受体受到拮抗剂如乙酰胆碱(副交感神经阻滞剂)、一种一氧化氮合成酶(NOS)激活时，可以产生NO。NO可以通过渗透性穿透平滑肌细胞，它是一种小分子内源性反应气体，它通过与Fe离子结合活化鸟苷酸环化酶，生成环磷酸鸟苷(cGMP)，使细胞内cGMP含量增高，最后产生血管扩张效应[3]。而内皮素，是由内皮细胞分泌的，与平滑肌表面的特异性受体结合，产生持久的血管紧张素，起到收缩血管的作用。
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1 NO的生化特点和氧化代谢
内源性NO是由L-精氨酸(L-arginine)和分子氧在一氧化氮合成酶(NOS)催化下生成的。NOS分为：中枢性NOS(nNOS)、内皮结构型NOS(ecNOS)和诱导型NOS(iNOS)，前两者统称为结构型NOS(cNOS)，cNOS活性完全依赖于Ca离子和钙调蛋白，与信号调节作用关系密切。iNOS是抗微生物和抗病毒屏障的主要成分，另一方面，通过iNOS途径生成的NO在许多自身免疫性疾病和炎症反应中起着破坏性效应，当然这种损害作用决定于它的氧化状态。NO可由多种细胞产生，它可调节细胞外信号分子酶的代谢，又可作为调节因子影响邻近细胞的功能[4～7]。NO的特性与它的氧化还原作用有关。在炎症反应中，NO是氧化代谢的重要因素，它与超氧离子反应产生具有强氧化作用的分子如：NO2和过一氧化氮(OONO-)，这些氧化剂对细胞和组织具有强烈的毒性[8]。然而，当NO在低剂量时，它可作为一种信号分子连接和调节血红素蛋白、Fe-S酶的功能及ATP的合成。含有金属和巯基的蛋白是NO的重要结合部位，NO产生生物学高效应的关键成分是信号蛋白-离子通道、受体、酶和转录因子(包括位于变构部位或活化部位的转化金属或转化巯基[9])。亚硝基化反应可发生在亲核中心，最后由亚硝基化产生的NO导致分子和细胞的毒性反应，出现组织损害。
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2 NO和内皮素在眼内压(IOP)调节中的作用
影响眼压的因素主要是睫状体上皮细胞分泌房水的量以及小梁网对房水滤过的阻力。Haefliger等[10]在探讨NO对视网膜毛细血管外膜细胞的舒张作用时，发现青光眼患者视网膜微循环有程度不同的失调现象，认为青光眼与NO有密切关系。James等[11]从解剖学上发现正常人的睫状肌中有还原型辅酶Ⅱ(NADPH)染色阳性物质，睫状肌的舒缩直接影响小梁网的舒缩，因此含NO的睫状肌与调节小梁网对房水的滤过密切相关。但有学者通过形态学、生理学和药理学研究，又提出小梁网具有产生收缩能力的成份[12]――小梁网梭形细胞受刺激后还可以像平滑肌一样收缩。NO可以引起小梁网的舒张，内皮素则使其收缩。另外，小梁网可以部分调节房水的循环。进一步的实验表明：NO可通过介导小梁网松弛而增加眼房水循环，从而降低眼内压[13]；而内皮素则减慢房水循环，增加IOP。研究还发现：青光眼患者的房水中内皮素含量明显高于正常人，也有人证明青光眼患者眼内NOS降低，而这种酶对于NO的产生非常重要。
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NO和内皮素不仅是IOP重要的生理调节剂，也影响着青光眼患者IOP的升高，这也是因为NO产生的降低和内皮素分泌的过量。
3 功能性血管调节失衡
除了IOP，功能性血流量的调节失衡是与血管性青光眼相关的另一个危险因素。视网膜微循环的血流量的调节主要依靠血管内皮源性因子：NO和内皮素。Tamer和Zurich表明由血管内皮释放的NO和内皮素不仅调节视网膜微循环的血流量，而且这个调节系统的功能失调可能导致局部血管痉挛。Tamm则认为：从形态学和生理学角度看，来自非肾上腺素能和非胆碱能的自主神经系统的神经元也能释放NO，NO作为神经递质，可以扩张血管，增加血流量，在局部血循环中起重要调节作用[3]。而NO的舒血管作用比肾上腺素能的缩血管作用要强。Orgul提出在视神经乳头的毛细血管微循环中，NO和内皮素也起不同作用：在视神经乳头附近的椭圆体中即使有最小量内皮素存在数周也可引起乳头陷凹加深。有人用激光多普勒血流仪测血流量的方法，在猫和小猪的动物模型中证明了乳头部位的血流对氧的自动调节力。事实上，在生理情况下，一旦出现缺氧，乳头部位的血流即刻增加，而氧过量将降低血流量。这些调节系统的失调均可导致局部缺血和青光眼损害。德国学者Pillunat表明用血管扩张药如吸入含5%CO2的氧或者钙离子(Ca2+)拮抗剂可使青光眼患者视野缺损明显改善。这又进一步证明青光眼患者的外周血循环对内皮的相对稳定性比正常人更显著。
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总之，NO和内皮素在局部血循环中是重要生理调节因子。NO与内皮素之间的平衡对视网膜血循环有着重要意义。
4 apoptosis介导的神经节细胞死亡
我们已往的实验已证实NO在多种细胞中控制着apoptosis，其中包括肿瘤细胞，但NO对apoptosis作用的途径非常复杂，依赖于它的浓度及NO发生氧化还原作用的程度[14]。
青光眼患者，视力丧失表现在视网膜神经节细胞的死亡。神经节细胞的死亡只是因为它们所处的环境中产生了毒性物质。而NO可能就是这种毒性物质。这种细胞死亡是由apoptosis介导的。神经节细胞的缺失是继发于细胞轴索的损害。已有动物实验证明当眼压增高到正常的两倍时，神经节细胞明显凋亡，这种凋亡机制可能是因为节细胞被活化导致细胞发生所谓的“自杀”现象，这一过程中却无炎症所致的细胞死亡现象。法国的Bonne和Montpellier提出一种模型，他们认为节细胞发生的apoptosis可能是由于N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)表面受体被谷氨酸活化后诱导的。现已知：在视网膜光感受器，脉络膜神经纤维和胶质细胞层的一些细胞存在NOS，当NMDA受体被谷氨酸活化后，Ca2+进入突触后细胞，与钙调蛋白一起活化NOS，产生大量NO，同时线粒体释放出多余的超氧离子(O-2)，进而形成毒性复合物叫做过一氧化氮(OONO-)，它触发了apoptosis(附图)。
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有报道：青光眼患者玻璃体中谷氨酸含量升高，节细胞对NMDA介导的神经毒性的敏感性增强，因为典型的青光眼视野缺损常伴有大量神经节细胞的丧失，这些细胞对谷氨酸的敏感性增强可以解释为什么这些细胞在青光眼患者更易凋亡。也有学者用体外细胞培养方法也证明了NO和谷氨酸在节细胞发生凋亡中的作用，这个过程可被NO抑制剂所阻断[15]。在开角型青光眼的研究中也得到同样结果[16]，他们通过对受损的视神经进行分子生物学和神经药理学研究发现应用NMDA受体拮抗剂或Ca2+通道阻滞剂，可以降低胞内信号分子NO对视神经的损害，促进神经再生。换句话说：NO在青光眼视网膜神经节细胞的死亡中起关键作用。
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NOS在眼部含量十分丰富，尤其在视网膜、葡萄膜和房水流出道中，又与青光眼、葡萄膜炎、视神经疾病密切相关。NO对组织既有保护作用，又有细胞毒作用。一定剂量的NO可改善房水循环从而降低眼压，NO拮抗剂可能延缓视网膜神经节细胞发生apoptosis，促进视神经修复。而在NO-apoptosis以及NO的量等方面所知甚少。有关这些内容待进一步研究。可以预见，不久的将来NO在眼科界会显示出广阔的应用前景，为青光眼的治疗提供新的途径。
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[13] Wiederholt M，et al.Invest Ophthalmol Vis Sci，1994，35：2515.
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(1998-04-12收稿), 百拇医药