眼科新进展2000年20卷第3期

曾明兵（综述）王宁利（审校）

关键词： 细胞凋亡；眼科疾病

细胞凋亡（apoptosis）又称程序性细胞死亡（programmed cell death, PCD），是受基因调控的细胞主动自杀过程。于1972年首先由Kerr等^［1］首次提出了生物界的细胞凋亡的概念，并且简要描述了它的形态特征。细胞凋亡时，形态上早期细胞核固缩、染色体边集在核膜内侧呈新月形、核碎裂；细胞浆和细胞器密度增高，细胞体积变小；线粒体正常或轻微肿胀；细胞膜皱摺、卷曲，早期细胞膜的完整性未破坏；细胞膜出泡（blebbing），芽生成膜包裹的凋亡小体（apoptotic bodies)，内含完整的细胞器和核碎片；在细胞组织中，凋亡小体常迅速被邻近的细胞吞噬，周围组织中无炎症反应。凋亡的最基本的生化改变是由于激活了的特定的核酸内切酶将核染色体从核小体间裂断，形成由大约为180～200bp或其多聚体组成的寡核苷酸片段。同时凋亡的发生与许多的基因调控有关，如Bcl-2家族、p53基因、C-myc基因等。所以根据这些变化通过如光学显微镜、电子显微镜、电泳技术、DNA的标记技术、流式细胞仪等技术可将其鉴定出来。目前通过研究发现许多眼科疾病都与凋亡有关。

1角膜病

正常角膜的上皮细胞、基质细胞和内皮细胞之中存在凋亡抑制基因Bcl-2、Bcl-xl和凋亡促进基因Bax等，同时存在Fas（CD₉₅受体，是肿瘤坏死因子受体家族成员之一）和Fas配体的表达。在角膜上皮损伤之中，Glaso等证实了角膜上皮擦伤的凋亡存在^［2］。在正常的角膜上皮代谢之中，Sandling等^［3］证实与凋亡有关。

角膜基质细胞凋亡的发生许多与角膜上皮损伤有关，其凋亡的发生主要是在IL-1α和IL-1β的诱导下，通过Fas和Fas配体途径而引起的^［4］。Wilson等^［5］证实角膜上皮擦伤之后，基质细胞的死亡主要是通过凋亡发生的。同时他也证实在单疱病毒性角膜上皮炎引起的角膜基质细胞的死亡，也是通过凋亡引起的。此时凋亡的存在，也阻止了病毒向深部组织的扩散^［6］。Helena等^［7］认为在角膜曲光手术之中，原位角膜磨镶术（LASIK）比其他屈光手术有更好的稳定性、可预测性、角膜雾浊轻、发生率低，是因为保护了角膜上皮没有激发角膜基质细胞凋亡。但是，角膜上皮病变诱导基质细胞的凋亡机制还不太清楚，认为与损伤角膜上皮细胞之后破坏了角膜上皮细胞和基质细胞之间的信号联系或由角膜上皮细胞释放的一些间质引起了基质细胞的凋亡^［8］。在角膜移植排斥反应之中也有凋亡的机制参与。在排斥反应时，由于T淋巴细胞和巨噬细胞的浸润，释放炎性介质如白细胞介素1（IL-1）、肿瘤坏死因子等诱发了凋亡的发生^［9］。

角膜内皮细胞中仍然存在凋亡基因，但其研究较少。Li^［10］等实验证明在正常的生理情况下，房水中存在由虹膜和睫状体分泌的细胞因子，可以提高Bcl-2的水平，阻止体外培养的角膜内皮细胞的凋亡发生。

2白内障

目前许多学者认为，白内障的形成与晶状体的上皮细胞凋亡有关。Harocopos等^［11］通过实验证实晶体上皮细胞的凋亡在白内障的形成之中是通过Ca²⁺途径激活的。Li等^［12］证实同时凋亡的发生与c-fos的表达有关，同时其还认为白内障晶状体上皮细胞的凋亡是许多非先天性白内障形成的共同基础，在如由于氧化损伤、紫外线或其他有毒物质这些损伤因素，通过诱导细胞凋亡这一共同途径导致晶状体上皮细胞的死亡，白内障病人中较缺乏诸如上述损伤因子的防御机制，而易导致白内障的发生。当晶状体上皮细胞发生死亡后，晶状体混浊的形成与钙离子渗入、半胱氨酸酶的激活、细胞骨架降解、晶体蛋白聚集、水和电解质渗入等诸多因素有关，最终导致皮质和核混浊^［13］。而Harocopos等^［14］认为凋亡在老年性白内障形成中不是一个主要的因素。

3视网膜疾病

3.1视网膜的发育与调亡在胚胎发育的初期阶段，视网膜各层的结构是相同的，但到后期，视网膜黄斑区域和周边不同^［15］，视网膜细胞比刚出生后多很多，如大鼠的视网膜细胞生前是刚出生的2倍^［16］。造成这些差别的因素主要由于细胞发育中凋亡的存在。Burde等^［17］认为在神经元的发育中，凋亡发生与否与神经元和其靶细胞形成突触联系而获得神经营养因子有关。当与靶细胞形成突触联系而获得营养因子的而存活下来，而其他细胞和其相应的轴突则凋亡。Young等^［18］曾对小鼠的视网膜神经元进行观察，观察到大鼠的视神经细胞，在出生后4d神经上皮开始发生凋亡，节细胞在生后11d发生，并持续2～5d；双极细胞的凋亡发生在生后8～11d；视杆细胞生后第5天进入外核层随之发生凋亡，并持续到生后2wk。

3.2视网膜变性疾病视网膜变性往往是与遗传有关的一组综合征，变性的发生常常有凋亡参与。视网膜色素变性（retinitis pigmentosa,RP），主要由于视紫红质基因突变引起^［19］，在视网膜变性（retinal degeneration, RD）是由于环磷酸鸟苷磷酸化酶基因突变所致^［20］，而慢性视网膜变性（retinal degeneration slow, RDS）是periphin-RDS突变引起^［21］。在转突变的视紫红质基因的大鼠同人类的常染色体显性遗传的视网膜色素上皮炎的视网膜病变相似^［22］，证实突变的视紫红质基因在其发生中的作用。在诸多这些疾病中，Tso等^［23］认为凋亡是其细胞病变的共同通路。

3.3视网膜脱离（retina detachment）视网膜脱离后，不久，感光细胞即发生死亡，所以即使在视网膜复位后视力往往也难以恢复。Papermaster等^［24］证明，视力恢复往往决定于脱离时间的长短，原因在于感光细胞在脱离后发生了凋亡。诱发凋亡的因素主要有：脱离后循环障碍、生长因子缺失、色素上皮分离、玻璃体视网膜和视网膜下腔出血对视网膜的毒性作用等。Chang等^［25］证实，视网膜脱离2d后外核层就有凋亡，4d后明显，外核层细胞下降。5d后内核层细胞下降，最后以视网膜的变薄而告终。

还有其他与凋亡有关的视网膜疾病如糖尿病性视网膜病变^［26］、玻璃体视网膜增殖性病变等^［27］。

4青光眼

青光眼造成的视神经损害主要是视网膜神经节细胞的受损，Quigley等^［28］证实了实验性猴的青光眼的神经节细胞的死亡主要是由凋亡造成的。有人在小鼠青光眼动物模型中也证实如此^［29］。由于人的青光眼病变历时比较长，不易象在急性青光眼的视神经病变动物模型中那样，通过DNA凝胶电泳等方法鉴定出来。但是自从有了DNA标记技术如tunel技术，证实了凋亡在人的青光眼病变之中视网膜神经节细胞凋亡的存在。诱发青光眼视网膜神经节细胞凋亡的主要因素为神经营养因子的剥夺、兴奋性氨基酸的毒性作用和NO的毒性作用^［30］。在众多神经营养因子中，与视网膜神经节细胞相关的主要是脑源性神经营养因子^［31］（brain-derived neurotrophic factors,BDNF），由此剥夺而引起的视网膜神经节细胞的凋亡。最近在青光眼病变和青光眼动物模型中，发现玻璃体内的谷氨酸的含量明显增高，谷氨酸可以通过兴奋性氨基酸受体N-甲基-D-门冬氨酸（N-methyl-D-aspartate， nMDA）作用，从而引起钙内流激活细胞的凋亡^［32］。NO是细胞信号传导途径所必须的，当NMDA受体被激活时，NO可以诱导细胞的酶反应而产生氧自由基引起细胞凋亡，也可以激活p53^［33］，通过激活多聚ADP核糖体多聚酶（PARP）引起凋亡。

5葡萄膜炎

葡萄膜炎的发病机制不是太清楚，但是大部分都与免疫反应有关，造成的损伤中许多与凋亡有关。葡萄膜炎中凋亡的发生，主要是由Fas-FasL途径而引起凋亡，在单疱病毒性葡萄膜炎中，单疱病毒编码的蛋白质可以抑制Fas-Fasl途径而引起的T细胞的凋亡，致T细胞集聚，引起严重的急性视网膜坏死^［34］。在VKH综合征，由于凋亡破坏了正常的视网膜或脉络膜，诱发视网膜下的增殖反应引起视网膜下纤维化^［35］。在交感性眼炎、类肉瘤病和Fuchs内皮综合征之中，认为大量的巨噬细胞参加此反应，从而释放了凋亡的许多诱导物，如H₂O₂、NO、白细胞介素-1、TNF等，从而刺激Fas表达，与靶细胞受体FasL结合而诱发凋亡的发生^［36］。

6眼外伤

眼外伤所致的视神经损伤与凋亡有关，如Levin等^［37］报道1例在前段视神经病变的视神经凋亡，同时还报道了在正常的视网膜中Bcl-xl是Bcl-2的16倍，在视神经受损伤之后不久，Bcl-xl明显减少。Isenmam等^［38］证明，Bcl-2和Bcl-xl在视网膜有较低水平的表达，Bcl-2在受伤之后是降低的。Bcl-Xl开始受损时有所升高，马上就降低。相反30min后凋亡激活基因bax马上升高，在损伤后的3d达至峰值，而且至少1wk保持在较高水平。

7视网膜母细胞瘤

视网膜母细胞瘤是婴幼儿最常见的眼内恶性肿瘤，有遗传型和不遗传型。80年代中期已将视网膜母细胞瘤基因（Rb）基因定位于13q14