视网膜缺血再灌注损伤的药物治疗进展

【关键词】 视网膜； 缺血再灌注； 进展

缺血的组织器官在恢复血液灌注后，部分组织器官的原有功能并没得到改善，并且结构破坏的更加严重，甚至出现不可逆的损伤，称为缺血再灌注损伤[1]。对于缺血再灌注损伤造成的心脏和大脑的研究开展的较早，取得了一定的成就。视网膜作为大脑的延伸部分，结构精细复杂，新陈代谢旺盛，对缺血更敏感。缺血再灌注后可以引发多种眼科疾病，引起了眼科医生的广泛关注[2]。本文参考国内外文献，将目前视网膜缺血再灌注（retinal ischemia reperfusion，RIR）损伤的药物治疗情况做一综述，并期待对临床工作提供有益的参考。

1 拮抗氧自由基及氧化应激

自由基作为一个靶点，触发后可以引起一系列的链式反应，通过不同通路对细胞自身及视网膜组织带来严重损害[3]。蛋白质、DNA及脂质都可与自由基一起发生氧化反应，带来细胞结构和功能的破坏。自由基主要损害细胞膜的完整性，造成细胞膜屏障功能的丧失[4]。同时也可以改变NA+-K+-ATP泵的功能和部分细胞膜酶的活性。线粒体膜受到损害后[5]，ATP无法进入氧化磷酸化从而引起细胞能量供应障碍。在细胞结构上引起严重损害。线粒体中的多聚核糖白脱落[6]，蛋白质合成受到抑制。溶酶体膜受损后，释放出多种组织水解酶，进行自身溶解，严重者以致引起细胞破裂凋亡。DNA与自由基发生氧化反应后可直接导致细胞死亡或凋亡[7]。通过各种手段阻止氧自由基与氧化应激反应的发生发展，成为治疗RIR损伤的一个重要途径。

目前研究已经明确，雌激素在体内通过结构活性转化来对抗氧化作用[8]。谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GPx）、超氧化物歧化酶、谷氨酰半胱氨酸连接酶（glutamate-cysteine ligase，GCLc）、二氧化锰歧化酶、过氧化氢酶（catalase，CAT）都能有效的抑制RIR引发的氧化应激反应[9]。随着中医药技术的全面普及，国内外学者对中药进一步提取。现在，如葛根、丹参、姜黄、牛磺酸、补阳还五汤、拳参和生姜等提取物、β-七叶皂苷钠、天麻等[10]通过实验证实具有改善视网膜厚度，稳定视网膜神经节细胞的作用可以不同程度改善和抑制缺血再灌注后的氧化损伤。

2 拮抗一氧化氮的作用

RIR的时候，视网膜内核层的无长途细胞激活一氧化氮合酶（nitricoxide synthase，NOS） [11]。NOS分为三种不同的亚型内皮细胞型（eNOS）、神经型（nNOS）、诱导型（iNOS）。其中以eNOS表达较多。分子氧与受到eNOS催化L-精氨酸反应生成高浓度的NO，一氧化氮与氧气反应生成过氧亚硝酸离子（ONOO-）。ONOO-化学性质很活跃，质子化生成过氧亚硝酸（ONOOH）然后分解产生OH和NO[12]。精氨酸可以抑制一氧化氮合酶的活性，抑制NO的产生[13]。氨基胍作为一氧化氮合酶的高选择性抑制剂，通过抑制iNOS的合成阻断化学反应的进行，更加高效的阻止NO生成[14]。它延缓了由于缺血导致的视网膜变性损伤，效果较精氨酸强7倍。没食子酸作用于NOS产生环节，对视网膜神经节细胞产生保护作用。磺胺异恶唑作为内皮素受体的抑制剂，可以减少nNOS的生成，使视网膜电流图的a波b波恢复[15]。

3 抑制钙离子超载

钙离子超载在RIR损伤中有着重要的作用，并作为一种共同的损伤途径广泛地参与其他破坏机制[16]。视网膜缺血时，过量的钙离子激活NMDA受体通道，造成电压门控性钙离子通道开放Na+-Ca2+交换异常进行等途径，继而引发细胞内的钙离子游离出储存库向胞浆内释放[17]。线粒体的功能障碍，无法生成足够的ATP进行细胞生理活动钙泵功能首先受到影响无法正常运行[18]。游离的钙离子无法及时的排出和再摄取，导致细胞内游离的钙离子增加、引起细胞内钙离子级联反应。一系列的酶异常激活、大量自由基产生、血小板聚集、细胞膜降解。严重时可导致细胞的变性坏死或激活细胞的凋亡进程。在动物缺血再灌注模型中，NS-7作为Na+-Ca2+通道阻滞剂可以阻滞b波振幅，保护神经[19]。雌激素通过改变静息电位，抑制细胞外钙离子的流入和自身细胞内储存钙的释放，减轻钙超载引发的迟发型神经元细胞坏死。另外各种钙通道阻滞剂如美托洛尔和钙蛋白酶抑制剂等都可以减少细胞内钙离子的升高，拮抗NMDAhang的视网膜毒性，减轻RIR的钙离子超载引起的损害[20]。

4 干预白细胞作用及炎症反应

再灌注损伤时，各种炎症细胞因子最早出现[21]，并逐渐增多引起白细胞聚集，白细胞在各种细胞因子的趋化作用下大量进入了视网膜组织。白细胞在聚集过程中自身也产生大量的炎症介质，正反馈的造成微循环中的白细胞数量剧增[22]。缺血再灌注的早期，白细胞粘附于内皮细胞处，形成无复流现象，阻碍了有效的微循环[23]。产生的各种氧自由基，激发细胞膜的脂质过氧化，在缺血再灌注损伤区，白细胞释放出酶性颗粒，导致视网膜受到进一步损害。目前动物实验表明，缺血后产生的大量氧自由基被β-七叶皂苷钠中和，阻止了IL-6的表达，对视网膜起到保护作用[24]。从银杏叶中提取的黄酮和银杏内酯，具有清除自由基抑制血小板活化因子，促进血液循环改善阻止缺氧和细胞水肿抗氧化等作用[25]。下调ICAM-1表达，减轻炎症因子的损伤。阿片受体激动剂可以抑制TNF-α的产生，减少早期RIR的损伤[26]。人血红素合酶抑制NF-kb表达，也可以起到保护视网膜的作用[27]。

5 炎性基因调控

AQP-4在视网膜muller细胞中表达[28]。K离子通道功能主要依靠Muller细胞和AQP-4的调节。在RIR损伤的老鼠模型中发现，AQP-4基因缺失的老鼠视网膜细胞和功能都有明显的改善[29]。CDDD-Me作为反转录因子Nrf2的激活剂在动物实验中可以明显的增加抗氧化剂相关基因的表达，在RIR损伤中起到保护细胞的作用[30]。另外，在RIR模型中注射脂质体ATP能明显降低神经节细胞层中细胞的死亡，通过降低前炎性基因表达，减少了白介素1β（IL-1β）、细胞间粘附分子1（ICAM-1）、一氧化氮合酶2（NOS-2）、趋化因子配体2、5、10、白介素6（IL-6）及肿瘤坏死因子（TNF）等的产生[31-32]。

6 阻止细胞凋亡

早期实验研究发现在RIR模型中视网膜神经节细胞层和内核层存在着凋亡细胞[33]。最近的研究进一步明确了缺血再灌注损伤与细胞凋亡有着密切的关系[34]。RIR后立刻将色素上皮原性因子注入玻璃体腔，可以观察到视网膜神经节细胞的损害得到明显的减弱[35]。中药川弓嗪可以阻断缺血再灌注动物模型的视网膜细胞DNA凋亡样断裂。雌激素上调bcl-2mRNA的表达，促红细胞生成素抑制caspase-3基因蛋白表达等不同途径起到抑制细胞凋亡的作用[36]。吸入一氧化碳在抑制caspase-3、TNF-α表达的同时还可以增强HSP-70蛋白的表达。保护了缺血再灌注中损伤的神经节细胞[37-38]。

总之，RIR损伤是一系列的损伤机制共同作用的结果。各种机制的具体通路和作用方式目前还不是非常清楚，通过大量的基础实验对各种机制的进一步深入研究，取得突破，定会给药物研制指引新的方向，对临床上RIR疾病的治疗带来很大的帮助。

参考文献

[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） （本文编辑：欧丽）