文摘速遞丨重磅：青光眼治療新方向

青光眼是世界範圍內最常見的神經退變性疾病，約有7000萬人受累。高眼壓和年齡增長是青光眼的兩個重要的危險因素。其特點是神經節細胞丟失。但是，導致神經節細胞隨著年齡增長而易受損的機制尚不清楚。2017年2月 Science上來自美國The Jackson Laboratory和Bascom Palmer Eye Institute的一項研究，對青光眼發病的機制進行探索，同時向我們展示了維生素B3治療青光眼的神奇作用。

實驗以慢性、年齡相關性、遺傳性青光眼常用的動物模型DBA/2J（D2）小鼠為研究對象。首先對D2動物模型神經節細胞內線粒體功能異常進行研究。然後應用維生素B3進行干預，研究維生素B3的神經保護作用。最後應用基因靶向治療進一步證實研究方向的準確性。

一、D2動物模型神經節細胞內線粒體功能異常研究

實驗選用4個月D2小鼠（僅出現高眼壓）、9個月小鼠（早期青光眼：高眼壓和分子改變但是尚未出現神經變性）以及年齡、性別相匹配的D2-Gpnmb+小鼠作為正常對照組。應用RNA序列分析層次聚類（hierarchical clustering，HC）將獲得的神經節細胞分組。Group 1包括正常對照組（D2-Gpnmb+）和所有神經節細胞未出現分子水平青光眼改變的D2小鼠。Group2--Group4均為早期青光眼，組數越高，說明分子水平青光眼進展越重（Fig.1A）。實驗通過（1）線粒體：細胞核比例異常（Fig.1B）；（2）氧化磷酸化通路中真核起始因子2（eIF2）和哺乳動物雷帕黴素靶蛋白（mTOR）信號轉錄增多（Fig.1C）；（3）細胞核編碼線粒體蛋白轉錄表達差異（Fig.1D）；（4）氧化磷酸化基因差異表達（Fig.1E）；（5）線粒體裂變蛋白（Fig.1F）和（6）線粒體非摺疊蛋白基因表達異常（Fig.1G）以及（7）電鏡掃描神經節細胞樹突內線粒體體積變小（Fig.1H、I）等實驗結果，多角度說明線粒體異常與青光眼關係密切。

二、維生素B3的抗青光眼作用研究

視網膜神經節細胞線粒體內NAD水平隨年齡升高下降，使神經節細胞更容易受到眼壓升高的損害。因此，提高NAD水平可能使神經節細胞抗應激能力增強，從而保護眼睛免受青光眼的損害。口服維生素B3（煙醯胺，NAM，NAD的前體）已經被成功應用於治療子癇前期小鼠模型NAD異常。據此，研究者給D2小鼠補充維生素B3直到12個月（標準晚期青光眼）。飲用水中加入NAM，給葯計量為550mg/kg/日（NAMLo），治療後NAD水平明顯升高（Fig 2A）。研究發現，NAMLo沒有改變IOP，卻（1）抑制了青光眼的視神經損害（Fig.2 B and E）；（2）抑制神經節細胞丟失和視網膜神經纖維層變薄（Fig.2 C and E）；（3）使神經節細胞繼續發揮軸突運輸的作用（Fig.2 E）；（4）保護視功能，PERG幅度較治療前明顯上升（Fig.2 D）；（5）RNA-序列證實NAM阻止青光眼早期分子改變（Fig.2 F and G）。這些說明NAM強大抗青光眼的作用。（6）高劑量NAM（2000mg/kg/日，NAMHi）可使93%治療眼無視神經損害（Fig. 2B）。研究發現：低劑量維生素B3表現出明顯的神經保護作用（對眼壓無影響），高劑量維生素B3同時具有降低眼壓的作用。因此，NAM可以降低眼壓，提高神經耐受力，是治療青光眼的潛在藥物。維生素B3同時具有抗炎作用。已知腫瘤壞死因子（TNF-α）可以引起局部炎症和線粒體功能障礙，在青光眼中發揮作用。本研究發現，NAM可以抑制TNF-α注射的眼睛內視網膜神經纖維細胞退變、抑制PERG幅度下降、減少細胞丟失。

三、基因治療青光眼

年齡是青光眼的一個重要危險因素，作者推斷抑制年齡相關的NAD下降可能發揮保護作用。因此，研究通過提高NAD產生所需的關鍵酶Nmnat1，來增加NAD的表達，進一步證實此假說。D2小鼠眼內應用AAV2.2注入含有Nmnat1基因和綠熒光蛋白（GFP）的CMV病毒（Fig.3）。結果表明，注射兩周後，神經節細胞內Nmnat1基因表達明顯增加（＞83%的神經節細胞表達），並且在12個月（青光眼晚期），仍高量表達。高表達的Nmnat1可以充分阻止軸突和細胞的丟失（Fig.3,A to D），保護軸漿運輸功能（Fig. 3B），保護神經節細胞電生理功能（PERG）（Fig.3E）。＞70%的治療眼未發生青光眼視神經改變。

四、口服維生素B3聯合基因治療青光眼

Nmnat1基因治療聯合低劑量維生素B3治療效果明顯好於單獨治療，84%的治療眼未出現青光眼，發生青光眼的概率明顯下降。高劑量維生素B3聯合基因治療，效果可能更加。

總結：研究發現維生素B3和/或基因治療可以顯著抑制青光眼的發生。其機制是保護線粒體功能、降低眼壓以及抗炎作用。通過對新的分子和代謝通路的研究，可能為青光眼及其他年齡相關性眼病的治療提供新的思路。但仍需在進行人體試驗進一步驗證試驗的準確性及可行性。

(本文圖表均摘自原文）

參考文獻：

Williams PA, Harder JM, Foxworth NE, Cochran KE, Philip VM,Porciatti V, Smithies O, John SW. Vitamin B(3) modulates mitochondrialvulnerability and prevents glaucoma in aged mice. Science. 2017 Feb17;355(6326):756-760.

短評

卞愛玲

一直以來，青光眼視神經保護藥物有如海市蜃樓，每每給人希望，但又似乎總是觸不可及，降低眼壓仍是目前唯一被證明確實有效的抗青光眼手段；而發表在Science的這項研究成果著實讓人歡欣鼓舞，口服維生素B3可顯著提高小鼠視網膜神經元細胞對於高眼壓的承受能力，減少青光眼性視神經損害，而高劑量維生素B3對小鼠的視神經保護作用甚至達到了驚人的93%！當然，由於青光眼發病機制複雜、青光眼動物模型存在局限性等原因，臨床研究結果未必同樣讓人驚喜，但確實值得期待，希望這一次，這個位於「燈火闌珊處」的維生素B3不會再讓人失望！

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