視網膜缺血再灌注損傷的藥物治療進展

【關鍵詞】 視網膜； 缺血再灌注； 進展

缺血的組織器官在恢復血液灌注后，部分組織器官的原有功能并沒得到改善，并且結構破壞的更加嚴重，甚至出現不可逆的損傷，稱為缺血再灌注損傷[1]。對于缺血再灌注損傷造成的心臟和大腦的研究開展的較早，取得了一定的成就。視網膜作為大腦的延伸部分，結構精細復雜，新陳代謝旺盛，對缺血更敏感。缺血再灌注后可以引發多種眼科疾病，引起了眼科醫生的廣泛關注[2]。本文參考國內外文獻，將目前視網膜缺血再灌注（retinal ischemia reperfusion，RIR）損傷的藥物治療情況做一綜述，并期待對臨床工作提供有益的參考。

1 拮抗氧自由基及氧化應激

自由基作為一個靶點，觸發后可以引起一系列的鏈式反應，通過不同通路對細胞自身及視網膜組織帶來嚴重損害[3]。蛋白質、DNA及脂質都可與自由基一起發生氧化反應，帶來細胞結構和功能的破壞。自由基主要損害細胞膜的完整性，造成細胞膜屏障功能的喪失[4]。同時也可以改變NA+-K+-ATP泵的功能和部分細胞膜酶的活性。線粒體膜受到損害后[5]，ATP無法進入氧化磷酸化從而引起細胞能量供應障礙。在細胞結構上引起嚴重損害。線粒體中的多聚核糖核蛋白脫落[6]，蛋白質合成受到抑制。溶酶體膜受損后，釋放出多種組織水解酶，進行自身溶解，嚴重者以致引起細胞破裂凋亡。DNA與自由基發生氧化反應后可直接導致細胞死亡或凋亡[7]。通過各種手段阻止氧自由基與氧化應激反應的發生發展，成為治療RIR損傷的一個重要途徑。

目前研究已經明確，雌激素在體內通過結構活性轉化來對抗氧化作用[8]。谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GPx）、超氧化物歧化酶、谷氨酰半胱氨酸連接酶（glutamate-cysteine ligase，GCLc）、二氧化錳歧化酶、過氧化氫酶（catalase，CAT）都能有效的抑制RIR引發的氧化應激反應[9]。隨著中醫藥技術的全面普及，國內外學者對中藥進一步提取。現在，如葛根、丹參、姜黃、牛磺酸、補陽還五湯、拳參和生姜等提取物、β-七葉皂苷鈉、天麻等[10]通過實驗證實具有改善視網膜厚度，穩定視網膜神經節細胞的作用可以不同程度改善和抑制缺血再灌注后的氧化損傷。

2 拮抗一氧化氮的作用

RIR的時候，視網膜內核層的無長途細胞激活一氧化氮合酶（nitricoxide synthase，NOS） [11]。NOS分為三種不同的亞型內皮細胞型（eNOS）、神經型（nNOS）、誘導型（iNOS）。其中以eNOS表達較多。分子氧與受到eNOS催化L-精氨酸反應生成高濃度的NO，一氧化氮與氧氣反應生成過氧亞硝酸離子（ONOO-）。ONOO-化學性質很活躍，質子化生成過氧亞硝酸（ONOOH）然后分解產生OH和NO[12]。精氨酸可以抑制一氧化氮合酶的活性，抑制NO的產生[13]。氨基胍作為一氧化氮合酶的高選擇性抑制劑，通過抑制iNOS的合成阻斷化學反應的進行，更加高效的阻止NO生成[14]。它延緩了由于缺血導致的視網膜變性損傷，效果較精氨酸強7倍。沒食子酸作用于NOS產生環節，對視網膜神經節細胞產生保護作用。磺胺異惡唑作為內皮素受體的抑制劑，可以減少nNOS的生成，使視網膜電流圖的a波b波恢復[15]。

3 抑制鈣離子超載

鈣離子超載在RIR損傷中有著重要的作用，并作為一種共同的損傷途徑廣泛地參與其他破壞機制[16]。視網膜缺血時，過量的鈣離子激活NMDA受體通道，造成電壓門控性鈣離子通道開放Na+-Ca2+交換異常進行等途徑，繼而引發細胞內的鈣離子游離出儲存庫向胞漿內釋放[17]。線粒體的功能障礙，無法生成足夠的ATP進行細胞生理活動鈣泵功能首先受到影響無法正常運行[18]。游離的鈣離子無法及時的排出和再攝取，導致細胞內游離的鈣離子增加、引起細胞內鈣離子級聯反應。一系列的酶異常激活、大量自由基產生、血小板聚集、細胞膜降解。嚴重時可導致細胞的變性壞死或激活細胞的凋亡進程。在動物缺血再灌注模型中，NS-7作為Na+-Ca2+通道阻滯劑可以阻滯b波振幅，保護神經[19]。雌激素通過改變靜息電位，抑制細胞外鈣離子的流入和自身細胞內儲存鈣的釋放，減輕鈣超載引發的遲發型神經元細胞壞死。另外各種鈣通道阻滯劑如美托洛爾和鈣蛋白酶抑制劑等都可以減少細胞內鈣離子的升高，拮抗NMDAhang的視網膜毒性，減輕RIR的鈣離子超載引起的損害[20]。

4 干預白細胞作用及炎癥反應

再灌注損傷時，各種炎癥細胞因子最早出現[21]，并逐漸增多引起白細胞聚集，白細胞在各種細胞因子的趨化作用下大量進入了視網膜組織。白細胞在聚集過程中自身也產生大量的炎癥介質，正反饋的造成微循環中的白細胞數量劇增[22]。缺血再灌注的早期，白細胞粘附于內皮細胞處，形成無復流現象，阻礙了有效的微循環[23]。產生的各種氧自由基，激發細胞膜的脂質過氧化，在缺血再灌注損傷區，白細胞釋放出酶性顆粒，導致視網膜受到進一步損害。目前動物實驗表明，缺血后產生的大量氧自由基被β-七葉皂苷鈉中和，阻止了IL-6的表達，對視網膜起到保護作用[24]。從銀杏葉中提取的黃酮和銀杏內酯，具有清除自由基抑制血小板活化因子，促進血液循環改善阻止缺氧和細胞水腫抗氧化等作用[25]。下調ICAM-1表達，減輕炎癥因子的損傷。阿片受體激動劑可以抑制TNF-α的產生，減少早期RIR的損傷[26]。人血紅素合酶抑制NF-kb表達，也可以起到保護視網膜的作用[27]。

5 炎性基因調控

AQP-4在視網膜muller細胞中表達[28]。K離子通道功能主要依靠Muller細胞和AQP-4的調節。在RIR損傷的老鼠模型中發現，AQP-4基因缺失的老鼠視網膜細胞和功能都有明顯的改善[29]。CDDD-Me作為反轉錄因子Nrf2的激活劑在動物實驗中可以明顯的增加抗氧化劑相關基因的表達，在RIR損傷中起到保護細胞的作用[30]。另外，在RIR模型中注射脂質體ATP能明顯降低神經節細胞層中細胞的死亡，通過降低前炎性基因表達，減少了白介素1β（IL-1β）、細胞間粘附分子1（ICAM-1）、一氧化氮合酶2（NOS-2）、趨化因子配體2、5、10、白介素6（IL-6）及腫瘤壞死因子（TNF）等的產生[31-32]。

6 阻止細胞凋亡

早期實驗研究發現在RIR模型中視網膜神經節細胞層和內核層存在著凋亡細胞[33]。最近的研究進一步明確了缺血再灌注損傷與細胞凋亡有著密切的關系[34]。RIR后立刻將色素上皮原性因子注入玻璃體腔，可以觀察到視網膜神經節細胞的損害得到明顯的減弱[35]。中藥川弓嗪可以阻斷缺血再灌注動物模型的視網膜細胞DNA凋亡樣斷裂。雌激素上調bcl-2mRNA的表達，促紅細胞生成素抑制caspase-3基因蛋白表達等不同途徑起到抑制細胞凋亡的作用[36]。吸入一氧化碳在抑制caspase-3、TNF-α表達的同時還可以增強HSP-70蛋白的表達。保護了缺血再灌注中損傷的神經節細胞[37-38]。

總之，RIR損傷是一系列的損傷機制共同作用的結果。各種機制的具體通路和作用方式目前還不是非常清楚，通過大量的基礎實驗對各種機制的進一步深入研究，取得突破，定會給藥物研制指引新的方向，對臨床上RIR疾病的治療帶來很大的幫助。

參考文獻

[1] Fu W，Liao X，Ruan J，et al.Recombinant human erythropoietin preconditioning attenuates liver ischemia reperfusion injury through the phosphatidylinositol-3 kinase/AKT/endothelial nitric oxide synthase pathway[J].J Surg Res，2013，183（2）：876-884.

[2] Shima C，Adachi Y，Shi M，et al.The combination method using magnetic beads and a magnet helps sustain the number of donor BM cells after intra-BM injection，resulting in rapid hematopoietic recovery[J].Bone marrow transplantation，2009，45（6）：993-999.

[3] David J S，Melamud A，Kesner L，et al.A novel calpain inhibitor for treatment of transient retinal ischemia in the rat[J].Neuroreport，2011，22（13）：633-636.

[4] Yokota H，Narayanan S P，Zhang W，et al.Neuroprotection from retinal ischemia/reperfusion injury by NOX2 NADPH oxidase deletion[J].Invest Ophthalmol Vis Sci，2011，52（11）：8123-8131.

[5] Marín-Prida J，Pentón-Rol G，Rodrigues F P，et al.C-Phycocyanin protects SH-SY5Y cells from oxidative injury，rat retina from transient ischemia and rat brain mitochondria from Ca（2+）/phosphate-induced impairment[J].Brain Res Bull，2012，89（5-6）：159-167.

[6] Chan A S Y，Saraswathy S，Rehak M，et al.Neuroglobin protection in retinal ischemia[J].Invest Ophthalmol Vis Sci，2012，53（2）：704-711.

[7] Liu Y，Tang L，Chen B.Effects of antioxidant gene therapy on retinal neurons and oxidative stress in a model of retinal ischemia/reperfusion[J].Free Radic Biol Med，2012，52（5）：909-915.

[8] Zhihua H，Liangdong L，Xiao L，et al.Effect of 3’-daidzein sulfonic sodium on the anti-oxidation of retinal ischemia/reperfusion injury in rats[J].Adv Exp Med Biol，2010，664（1）：585-591.

[9] Tong N，Zhang Z，Gong Y，et al.Diosmin protects rat retina from ischemia/reperfusion injury[J].J Ocul Pharmacol Ther，2012，28（5）：459-466.

[10] Li S Y，Fu Z J，Ma H，et al.Effect of lutein on retinal neurons and oxidative stress in a model of acute retinal ischemia/reperfusion[J].Invest Ophthalmol Vis Sci，2009，50（2）：836-843.

[11] Hein T W，Ren Y，Potts L B，et al.Acute retinal ischemia inhibits endothelium-dependent nitric oxide-mediated dilation of retinal arterioles via enhanced superoxide production[J].Invest Ophthalmol Vis Sci，2012，53（1）：30-36.

[12] Shibuki H，Katai N，Yodoi J，et al.Lipid peroxidation and peroxynitrite in retinal ischemia-reperfusion injury[J].Invest Ophthalmol Vis Sci，2000，41（11）：3607-3614.

[13] Maksimovich N E，Zinchuk V V，Maslakov D A.The degree of cerebal oxidative stress in rats during ischemia-reperfusion combined with a modulaion of L-arginine-NO system[J].Ross Fiziol Zh Im I M Sechenova，2005，91（4）：385-393.

[14] Yang Y，Duan J Z，Gui D M，et al.Effect of aminoguanidine on caspase-3 expression in rat retina after ischemia-reperfusion injury[J].Int J Ophthalmol，2011，4（3）：259-261.

[15] Syed H，Safa R，Chidlow G，et al.Sulfisoxazole， an endothelin receptor antagonist，protects retinal neurones from insults of ischemia/reperfusion or lipopolysaccharide[J].Neurochem Int，2006，48（8）：708-717.

[16] Syed H，Safa R，Chidlow G，et al.Sulfisoxazole，an endothelin receptor antagonist，protects retinal neurones from insults of ischemia/reperfusion or lipopolysaccharide[J].Neurochem Int，2006，48（8）：708-717.

[17] Wurm A，Iandiev I，Uhlmann S，et al.Effects of ischemia-reperfusion on physiological properties of Müllerglial cells in the porcine retina[J].Invest Ophthalmol Vis Sci，2011，52（6）：3360-3367.

[18] Dvoriantchikova G，Ivanov D，Barakat D，et al.Genetic ablation of pannexin1 protects retinal neurons from ischemic injury[J].PLoS One，2012，7（2）：31991.

[19] Agostini R M，do Nascimento Pinheiro A C，Binda N S，et al.Phoneutria spider toxins block ischemia-induced glutamate release and neuronal death of cell layers of the retina[J].Retina，2011，31（7）：1392-1399.

[20] Kokona D，Mastrodimou N，Pediaditakis I，et al.Pasireotide （SOM230） protects the retina in animal models of ischemia induced retinopathies[J].Exp Eye Res，2012，103：90-98.

[21] Li S Y，Fung F K C，Fu Z J，et al.Anti-inflammatory effects of lutein in retinal ischemic/hypoxic injury：in vivo and in vitro studies[J].Invest Ophthalmol Vis Sci，2012，53（10）：5976-5984.

[22] Miyaki K，Matsubara A，Nishiwaki A，et al.Pitavastatin attenuates leukocyte-endothelial interactions induced by ischemia-reperfusion injury in the rat retina[J].Curr Eye Res，2009，34（1）：10-17.

[23] Donati G，Kapetanios A，Dubois-Dauphin M，et al.Caspase-related apoptosis in chronic ischaemic microangiopathy following experimental vein occlusion in mini-pigs[J].Acta Ophthalmol，2008，86（3）：302-306.

[24] Hong S M，Yang Y S.A potential role of crystallin in the vitreous bodies of rats after ischemia-reperfusion injury[J].Korean J Ophthalmol，2012，26（4）：248-254.

[25] Lamoke F，Labazi M，Montemari A，et al.Trans-Chalcone prevents VEGF expression and retinal neovascularization in the ischemic retina[J].Exp Eye Res，2011，93（4）：350-354.

[26] Husain S，Liou G I，Crosson C E.Opioid receptor activation：suppression of ischemia/reperfusion-induced production of TNF-α in the retina[J].Invest Ophthalmol Vis Sci，2011，52（5）：2577-2583.

[27] Sun M H，Pang J H，Chen S L，et al.Retinal protection from acute glaucoma-induced ischemia-reperfusion injury through pharmacologic induction of heme oxygenase-1[J].Invest Ophthalmol Vis Sci，2010，51（9）：4798-4808.

[28] Cheung S S F，Leung J W C，Lam A K M，et al.Selective over-expression of endothelin-1 in endothelial cells exacerbates inner retinal edema and neuronal death in ischemic retina[J].PLoS One，2011，6（10）：26184.

[29] Schallner N，Fuchs M，Schwer C I，et al.Postconditioning with inhaled carbon monoxide counteracts apoptosis and neuroinflammation in the ischemic rat retina[J].PLoS One，2012，7（9）：46479.

[30] Wei Y，Gong J，Yoshida T，et al.Nrf2 has a protective role against neuronal and capillary degeneration in retinal ischemia-reperfusion injury[J].Free Radic Biol Med，2011，51（1）：216-224.

[31] Dvoriantchikova G，Barakat D J，Hernandez E，et al.Liposome-delivered ATP effectively protects the retina against ischemia-reperfusion injury[J].Mol Vis，2010，1（16）：2882-2890.

[32] Chen M，Luo C，Penalva R，et al.Paraquat-induced retinal degeneration is exaggerated in CX3CR1-deficient mice and is associated with increased retinal inflammation[J].Invest Ophthalmol Vis Sci，2013，54（1）：682-690.

[33] Qi Y，Chen L，Zhang L，et al.Crocin prevents retinal ischaemia/reperfusion injury-induced apoptosis in retinal ganglion cells through the PI3K/AKT signalling pathway[J].Exp Eye Res，2013，107（1）：44-51.

[34] Ishizuka F，Shimazawa M，Umigai N，et al.Crocetin，a carotenoid derivative，inhibits retinal ischemic damage in mice[J].Eur J Pharmacol，2013，703（1-3）：1-10.

[35] Huang Z，Zheng Q，Wu X，et al.Enhanced protection of modified human acidic fibroblast growth factor with polyethylene glycol against ischemia/reperfusion-induced retinal damage in rats[J].Toxicol Lett，2007，170（2）：146-156.

[36] Zhang Z Z，Wu X W，Gong Y Y，et al.Protective effect of valproic acid on ischemia-reperfusion induced injury in retina of rat[J].Zhonghua Yan Ke Za Zhi，2012，48（8）：739-743.

[37] Zhang Z Z，Qin X H，Tong N，et al.Valproic acid-mediated neuroprotection in retinal ischemia injury via histone deacetylase inhibition and transcriptional activation[J].Exp Eye Res，2012，94（1）：98-108.

[38] Biermann J，Lagrèze W A，Dimitriu C，et al.Preconditioning with inhalative carbon monoxide protects rat retinal ganglion cells from ischemia/reperfusion injury[J].Invest Ophthalmol Vis Sci，2010，51（7）：3784-3791.

（收稿日期：2013-03-18） （本文編輯：歐麗）