ARVO丨视网膜光损伤是如何发生的

编者按

在我们的生活中会接触到各种各样的光,包括自然光和人造光。不管何种来源,过强的光照或长时间光照都可能会引起眼睛的伤害。GustavoD.Aguirre教授对视网膜光损伤有着深入的认识和研究,在ARVO年会上荣获Proctor奖并进行主题演讲。会上Aguirre教授接受《国际眼科时讯》的专访,除视网膜光损伤外Aguirre教授还对本次大会的期待和眼科基础、临床科研中的挑战发表了自己的看法。主要内容摘要如下,供大家学习。

专家简介

GustavoD.Aguirre

ARVO年会Proctor奖获得者。美国宾夕法尼亚大学兽医学院眼科学与医学遗传学教授,主要研究兴趣是遗传性盲的分子机制。

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瞳孔对光反射对于视网膜功能的评估

在眼科研究中瞳孔是评估视网膜对光活动的方法。瞳孔对光反射是一种皮质下反应,也就是说,即使是一个皮质盲的患者他也会有一个正常的瞳孔对光反射。因此,伴随着疾病的诊断和治疗,瞳孔对光反射成为评价视网膜功能的方法之一。在实际研究中,我们采用所谓的有色光来测试瞳孔对光反射,包括使用红光和蓝光来分别诱导。首先,红光是刺激视网膜外层的光感受器,而蓝光刺激的是包含被称为黑视素的在视网膜内层的神经节细胞。这样,我们就可以迅速评估视网膜内层和外层对光刺激的反应,这是一个非常有效快速的方法。

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视网膜色素变性的遗传学背景

视网膜色素变性是在临床检查时发现视网膜上存有色素而得名。这类疾病最开始被笼统的归为一种疾病,几乎没有对其进行区分。直到一名叫EliotBerson眼科学家从遗传型的角度进行区别分类。他采用视网膜电图测试来描述视网膜色素变性,并分为显性、隐性、X-连锁以及很大范畴的其他类。按照当时的想法,也许视网膜色素变性就此分为显性、隐性、X-连锁以及其他这四类。但随着时间的推移,发现这种情况变得十分复杂。目前有超过种不同的基因缺陷导致视网膜疾病引起视力丧失,已经确定的有40%的基因。还有许多基因尽管认识其遗传图谱,但该基因尚未被确定,需要搜寻出这些基因的不同突变位点。当第一个基因突变被确定的时候,为了进一步增加复杂性,可以假设每一个基因缺陷对应着一个特定类型的视网膜色素变性。但随着越来越多的基因突变被发现,很明显的,将会有大量突变导致该疾病的异质性出现。有些在早期就发病,而有些较晚才发病。有些是区域性视网膜损害,而有些是全视网膜累及。所以这是一个非常复杂的问题,特别是当你试图对这类患者进行特征描述时。我们需要确定一个基因发生突变的自然过程,并针对这个基因分为不同亚型。这样做的原因在于,如果没有这种自然过程,我们就不能评估治疗结果。

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光导致视网膜损害过程中,细胞凋亡的形式

视网膜的光损伤有两种类型。一类是你见到的有白化病的小鼠和大鼠,使用一个高强度的光照较长一段时间,比如4~6个小时。这时就会导致视网膜变性,并在24小时内进展,最终引起视网膜破坏。还有一个视网膜光损伤的单独类型,这种情况是由于点突变导致视网膜蛋白对于光过于敏感而致。例如:有基因突变的狗和小鼠。其中小鼠的视紫红质基因被称为T7PMXXX(11:12)基因,当该位点发生突变时就会容易发展称为视网膜损伤。狗也会有自然的发病过程,只不过突变基因被称为T4R。这种结果都会导致对光的敏感性增加。因此,在临床中即使你使用普通的光学检查仪器,有可能会导致一部分人的视网膜变性;同样地,当你对眼底多次采集图片以评估视网膜情况的时候,也能使视网膜发生完全变性损伤。即便如此,当你在临床上发现无法确诊的新患者而需要多次相关检查的时候,你也不必过分担心,因为大多数突变不会使视网膜对光如此敏感。但是,有些情况你必须考虑,比如ABCA4基因相关的Stargardt病,不推荐对其进行拍照,因为这可能会导致这类患者视网膜损伤或是损伤加重。

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不同强度的光照可导致视网膜光损害,

在此过程中视紫红质扮演何种角色?

对于光损伤的发生,必须有视紫红质与维生素A。因此视紫红质是一个由视蛋白和维生素A联合形成的复杂分子,并且可以吸收光照。在对光照吸收的过程中,视紫红质分子结构发生改变,从11-顺结构变成全反结构。而维生素A在这一变化中扮演着主要角色,并让人产生视觉。如果没有维生素A参与的这一变化,那么我们就无法看见。因此,如果没有光吸收,就不会有光损伤的问题。例如:如何你患有维生素A吸收障碍,那么就会显著降低视紫红质的生成能力,也就使视网膜不易受光损伤。这些都是基于对小鼠的研究工作,当小鼠中RPE65基因发生突变时,就会改变光感受器对维生素A的再生能力,使得维生素A再利用受到限制,这样就能尽量减少视蛋白联合维生素A,降低光感受器视紫红质的活性,以此作为一种方法来阻止疾病的进展,比如用于治疗年龄相关性黄斑病变。

5视网膜光损害的分子机制

这种损伤改变很迅速。使用狗作为实验动物,对其进行仅仅一分钟曝光,相比于进入明亮的房间或是临床检查中接受的视网膜照相,这种曝光程度并不高。之后,最早在15分钟内便可以检查到光感受细胞膜破裂分开的改变,这标志着细胞开始死亡的过程,但是细胞真正开始死亡需要6小时,并在24小时后到达峰值。同时,在实际视网膜损伤和细胞死亡之间有一个差异,那是因为在细胞死亡的同时激活了一些细胞。

6探索前沿基础科学和临床科学过程中的挑战

目前最大的问题在于资金。我们并不缺乏想法,但实现这些想法需要相应的资金支持,成本很大。在过去的几年里直到现在,由于来自美国政府的一些限制,而且这种情况短期内不会改变,成为研究的一大障碍。另外,从学术研究到医疗应用,需要一个巨大的转化工作,我们需要找到下一步该如何进入临床。不是每一个好的想法都能从实验室转化为临床适用的治疗,这就是所谓的“死亡谷”,一旦一个很好的想法被尝试,这个想法就会非常受限。这就需要各级科学家之间交叉互动,以便使治疗能够得到发展。之后再将药企介入进来,因为他们是唯一有足够资源,能把项目带入临床试验的一方。

7对ARVO大会中的期待

在ARVO大会中,Aguirre教授表示很高兴能见到曾经共事多年的友人,这也是他参加这项大会的目的之一。同时,有一些涉及基因领域的治疗方法也将在此次ARVO大会上讨论。这些治疗方法尚未正式发表,因此,你可以先睹为快。这是Aguirre教授对此次大会中最感兴趣的一部分。不仅如此,还会有一些新的疗法,比如调节或防止细胞死亡。你可以将其作为一种潜在的治疗手段,先用于实验之后再考虑用于患者。

(来源:《国际眼科时讯》编辑部)

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