综述：青光眼中的氧化应激：从致病机制到新兴抗氧化治疗

《Antioxidants》：Oxidative Stress in Glaucoma: From Pathogenic Mechanisms to Emerging Antioxidant Therapies

　　

青光眼是全球不可逆性失明的主要原因，其特征为进行性视网膜神经节细胞（RGC）丢失和视神经变性。虽然眼内压（IOP）升高仍是主要的可调控风险因素，但一定比例的患者在充分控制IOP后病情仍持续恶化，提示存在不依赖IOP的神经变性机制。氧化应激——定义为活性氧（ROS）产生与内源性抗氧化防御能力之间的失衡——已成为青光眼发病机制中一个核心且多层面的参与者。在前段，小梁网的慢性氧化损伤损害房水流出并驱动IOP升高。此外，氧化应激可能损害眼部生物力学完整性，包括角膜滞后和筛板，导致对IOP波动的易感性增加。在后段，氧化应激直接导致线粒体损伤和血管内皮损伤，进而引发RGC凋亡。核因子E2相关因子2（Nrf2）/Kelch样ECH相关蛋白1（Keap1）通路协调主要的内源性抗氧化反应，而烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）耗竭将氧化还原失衡与RGC的代谢脆弱性联系起来。本叙述性综述综合了截至2026年3月发表的关于青光眼中氧化应激的分子机制、房水和体循环中生物标志物的作用以及基于抗氧化剂的神经保护转化前景——包括烟酰胺、辅酶Q10、α-硫辛酸和Nrf2激活化合物。研究人员强调了临床前前景与临床证据之间的差距，并概述了未来随机对照试验的优先事项。

1. 引言
青光眼是一组进行性视神经病变，以视网膜神经节细胞（RGC）凋亡性丢失和视神经头结构改变为特征。眼内压（IOP）升高是唯一证实的可调控风险因素，但部分患者（如正常眼压性青光眼）在IOP正常或成功降低后仍继续丧失视力，这促使研究者探索不依赖IOP的致病通路。活性氧（ROS）是有氧代谢的副产物，主要来自线粒体电子传递链（ETC）和NADPH氧化酶（NOX）家族等。内源性抗氧化系统（包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）和转录因子Nrf2）维持氧化还原稳态，失衡则导致氧化应激。眼部因持续光照、高氧张力及RGC高代谢需求而尤其易受氧化损伤。证据显示，ROS在小梁网（TM）、视神经头（ONH）和RGC层中积累，前段氧化应激损害角膜滞后等生物力学特性，后段ROS直接引发线粒体损伤和血管内皮功能障碍，两者通过ROS协同作用共同导致青光眼性神经变性。

2. 青光眼中活性氧的来源与化学
自由基（主要为ROS）包括超氧阴离子（O₂^•?）、过氧化氢（H₂O₂）、羟基自由基（•OH）等，占自由基负担的约95%。活性氮物种（如过氧亚硝酸盐ONOO^?）也参与损伤级联反应。
2.1 线粒体起源：线粒体ETC（复合体I和III）是超氧化物的主要来源。RGC因长期无髓鞘轴突段通过筛板而具有高线粒体密度，使其易受线粒体源性氧化应激。实验性IOP升高引起早期视网膜ROS激增，随后持续氧化应激伴随RGC丢失。青光眼患者TM中存在线粒体复合体I缺陷，形成恶性循环。
2.2 NADPH氧化酶（NOX）与非线粒体来源：NOX2和NOX4在TM细胞、RGC和视网膜Müller胶质细胞中表达，且在高IOP和氧化启动条件下上调。内质网（ER）和过氧化物酶体也贡献ROS，尤其在TM细胞中积累错误折叠细胞外基质（ECM）蛋白和自噬流受损时。
2.3 外源性与环境因素：前段暴露于紫外辐射、房水发色团光激发、香烟烟雾源性氧化剂及全身性促氧化状态（如糖尿病、高血压和衰老），均增加眼部ROS水平。前房中生理性高氧张力虽对无血管前段代谢必要，但加剧了TM氧化损伤风险。

3. 氧化应激与小梁网（TM）功能障碍
TM是位于虹膜角膜角的特殊多孔结缔组织，负责约70%–90%的房水流出，其流出阻力是IOP的主要决定因素。TM细胞功能障碍是原发性开角型青光眼（POAG）中IOP升高的直接原因。
3.1 直接氧化损伤TM细胞：POAG供体TM中氧化DNA损伤标志物8-羟基-2'-脱氧鸟苷（8-OHdG）显著升高，且与IOP和视野丢失严重程度相关。脂质过氧化产物丙二醛（MDA）和4-羟基壬烯醛（4-HNE）在TM细胞和房水中检出，表明膜氧化和屏障功能受损。TM蛋白（如纤连蛋白、层粘连蛋白和IV型胶原）的氧化羰基化导致交联、硬化和可降解性下降，增加流出阻力。POAG患者房水总反应性抗氧化潜力（TRAP）低于白内障对照，提示局部抗氧化储备慢性受损。全身性氧化应激标志物中MDA升高、谷胱甘肽（GSH）降低，但SOD、GPx和过氧化氢酶活性变化不一。
3.2 蛋白酶体抑制与自噬功能障碍：慢性ROS暴露损害TM细胞的泛素-蛋白酶体系统，减少氧化修饰蛋白降解，导致交联蛋白聚集体积累，进一步损害细胞功能和流出设施。同时，慢性氧化应激通过未折叠蛋白反应激活ER应激，上调促凋亡介质ATF4和CHOP/DDIT3，促进TM细胞衰老和进行性细胞丢失。年龄本身加剧了这一脆弱性。
3.3 衰老与肌纤蛋白（Myocilin）：累积性氧化DNA损伤和端粒侵蚀驱动的TM细胞衰老被视为POAG的标志，衰老TM细胞呈现衰老相关分泌表型（SASP），释放促炎细胞因子IL-6和IL-8，进一步氧化和降解小梁ECM。肌纤蛋白（MYOC）在氧化条件下错误折叠，在ER中积累，激活未折叠蛋白反应并促进TM细胞凋亡，揭示了氧化应激、蛋白质稳态和遗传易感性之间的分子串扰。
3.4 miRNA对TM氧化还原平衡的调控：多种微小RNA（miRNA），包括miR-7、miR-24、miR-27a、miR-29b和miR-4295，通过抑制促氧化调节因子或上调Nrf2靶基因在TM细胞中发挥抗氧化作用。慢性氧化启动下的miRNA表达失调可能削弱TM细胞的抗氧化反应能力，为基于miRNA的前段治疗提供了潜在途径，但临床转化尚处早期。

4. 氧化应激与RGC死亡
后段氧化应激后果独立于IOP并直接决定视力丢失轨迹。RGC凋亡是多因素的，包括机械压迫、神经营养因子逆行运输中断、兴奋毒性、神经炎症和缺血，均汇聚于ROS生成。
4.1 线粒体功能障碍与生物能量危机：RGC在ONH无髓鞘轴突段具有极高线粒体密度，反映其高ATP需求。IOP升高压迫微血管导致缺血-再灌注循环，通过黄嘌呤氧化酶和线粒体复合体I反向电子转运产生超氧化物。随后线粒体膜通透化激活内在凋亡通路，且氧化损伤的线粒体DNA（mtDNA）编码功能失调的ETC亚基，进一步加强ROS产生形成正反馈。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）是氧化磷酸化和sirtuin家族脱酰酶的关键辅因子，视网膜NAD⁺水平随年龄下降，使RGC在叠加IOP压力下代谢脆弱。NAD⁺耗竭被视为连接生物能量和氧化还原维度的统一代谢脆弱性。
4.2 脂质过氧化与膜损伤：RGC膜富含多不饱和脂肪酸（特别是二十二碳六烯酸DHA），易被•OH和脂质过氧自由基过氧化，生成4-HNE和MDA，这些活性醛共价加合线粒体蛋白（包括呼吸链亚基和腺嘌呤核苷酸转位酶ANT），抑制ETC功能并消散线粒体内膜电位（ΔΨm），使线粒体通透性转换孔（mPTP）对Ca²⁺诱导的开放敏感，最终触发细胞色素c释放和内在凋亡。青光眼患者房水和视网膜中MDA水平升高，且与视神经损伤程度相关。
4.3 兴奋毒性与一氧化氮：谷氨酸兴奋毒性——由RGC上N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体过度激活驱动——导致钙内流和神经元一氧化氮合酶激活，NO•过度产生并与O₂^•?反应生成强氧化剂过氧亚硝酸盐，硝化蛋白、氧化脂质并诱导DNA链断裂。此通路在正常眼压性青光眼（NTG）中尤为相关，因为缺血介导的兴奋毒性可能是无明显IOP升高时RGC丢失的主要驱动因素。小鼠NMDA诱导视网膜损伤模型显示，植物源性抗氧化补充剂可减弱RGC丢失，为清除兴奋毒性驱动的ROS足以提供结构性神经保护提供了概念验证。
4.4 神经炎症与氧化还原-免疫界面：青光眼神经变性日益被视为炎症过程，小胶质细胞激活和补体沉积在动物模型中先于可检测的RGC丢失。ROS激活视网膜小胶质细胞和星形胶质细胞中的NLRP3炎症小体和NF-κB通路，驱动TNF-α、IL-1β和IL-6释放，形成细胞毒性环境。相反，神经炎症细胞因子上调胶质细胞中NOX2，维持ROS产生，形成自我放大的炎症-氧化还原循环。白藜芦醇通过同时抑制NLRP3炎症小体和激活Keap1/Nrf2/HO-1通路减轻啮齿动物视网膜缺血-再灌注损伤，突出了抗氧化与抗炎治疗策略的机制重叠。

5. 内源性抗氧化防御：Nrf2/Keap1/ARE通路
Nrf2/Keap1/抗氧化反应元件（ARE）轴是哺乳动物细胞中诱导性抗氧化基因表达的主要调控系统。
5.1 Nrf2激活的分子机制：基础条件下，Nrf2被其阻遏物Keap1滞留于细胞质，Keap1将Nrf2桥接到Cullin 3（Cul3）为基础的E3泛素连接酶复合体，使其持续泛素化降解。Keap1上的反应性半胱氨酸（C151、C273、C288）作为亲电传感器，其氧化或加合导致构象变化阻止Nrf2泛素化，使其积累并核转位，与ARE序列结合。下游靶基因包括NADPH醌氧化还原酶1（NQO1）、血红素加氧酶-1（HO-1）、SOD2、GPx、硫氧还蛋白还原酶（TrxR）、谷胱甘肽-S-转移酶（GST）和铁蛋白重链。在高IOP小鼠模型中，视网膜ROS在IOP升高后1–2周达到峰值，通过PI3K/AKT通路触发Nrf2磷酸化及抗氧化基因转录上调。Nrf2敲除小鼠ROS积累更多、RGC丢失更早，证实Nrf2/ARE反应是真正的神经保护机制。在视神经挫伤模型中，通过压力响应性Mcp-1启动子介导的AAV-NRF2过表达在选择性地损伤RGC中提供保护，同时减少非选择性CMV启动子引起的健康RGC死亡，为靶向基因治疗提供了策略。
5.2 TM细胞中的Nrf2与年龄相关下降：TM细胞中Nrf2表达相对于正常对照下调，Nrf2过表达通过调控BCL-2和Bax恢复活力并减少凋亡。适应性Nrf2/ARE抗氧化反应随年龄增长而下降，这有助于POAG风险的年龄依赖性及衰老TM细胞对H₂O₂诱导氧化损伤的易感性增加。
5.3 Nrf2反应的细胞类型特异性：细胞类型特异性条件性敲除小鼠研究表明，眼高压下视网膜的主要内源性抗氧化反应主要由胶质细胞（Müller胶质细胞和星形胶质细胞）驱动，而非RGC自身。胶质细胞中Nrf2的选择性缺失加剧RGC丢失，而RGC特异性缺失影响较小，提示治疗策略应将胶质Nrf2作为优先靶点。

6. 青光眼中氧化应激的生物标志物
临床可获取的生物标志物有助于患者分层、疾病监测和抗氧化治疗评价。
6.1 房水生物标志物：POAG患者房水TRAP显著降低，SOD和GPx活性代偿性升高，MDA升高伴随总抗氧化能力（TAC）降低，且与血样变化平行。8-OHdG在POAG房水中显著高于白内障对照，且黑人严重期患者8-OHdG升高程度大于白人，差异与培养的黑人供体TM细胞中ROS产生增强相关。
6.2 血清/血浆生物标志物：POAG患者血清MDA升高、总SOD活性降低，GSH在POAG和NTG中均降低。日本NTG队列显示血清维生素C选择性降低而尿酸升高。血浆烟酰胺在POAG中降低约30%，提示全身性NAD⁺耗竭。血清生物抗氧化潜力（BAP）在POAG和剥脱综合征中持续较低，且与估计RGC计数和ONH血流量的关联受年龄和性别调节。尿8-OHdG和皮肤自发荧光与ONH血流量和视野丢失独立相关。
6.3 其他全身性与结构性替代标志物：外周血单核细胞（PBMC）耗氧率（OCR）在高压性和正常压性青光眼中均低于对照，且较低的OCR与IOP治疗患者更快的视野进展相关。全身性氧化应激也与角膜滞后、黄斑GCC厚度和视敏度下降等结构性替代指标相关联。
6.4 全身共病及其管理作为POAG氧化负担的调节因素：POAG患者常伴有高血压、血脂异常和糖尿病，这些疾病本身是全身性氧化应激源。部分全身性氧化信号可能反映共存的心血管代谢疾病而非青光眼本身。研究应记录并调整这些共病及药物。指南驱动的心血管代谢疾病管理可能降低全身氧化应激，但其对POAG终点的影响尚未测试，需前瞻性评估。

7. 抗氧化治疗策略：临床前证据与临床转化
7.1 烟酰胺（维生素B3）与NAD⁺补充：烟酰胺（NAM）是NAD⁺的直接前体。视网膜NAD⁺随年龄下降与RGC脆弱性相关。在DBA/2J小鼠中，高剂量NAM饮食导致93%的眼睛未出现青光眼性变性。人体交叉随机试验中，口服NAM（1.5–3 g/天）显著改善内视网膜电生理功能（光负响应振幅），且不改变IOP。多项II/III期试验正在进行。然而，有病例报告药物性肝损伤（DILI），AGS/AAO建议对接近3 g/天剂量的患者进行定期肝功能监测。
7.2 辅酶Q10（CoQ10，泛醇）：CoQ10作为线粒体ETC电子载体和脂溶性抗氧化剂。在青光眼啮齿模型中抑制谷氨酸兴奋毒性、保护线粒体膜电位并减少RGC凋亡。局部CoQ10/维生素E制剂在早期POAG中改善模式视网膜电图（PERG）振幅和对比敏感度。与胞磷胆碱联合使用显示相加电生理获益。
7.3 Nrf2激活剂：萝卜硫素和三萜类化合物：萝卜硫素（SFN）通过共价修饰Keap1半胱氨酸激活Nrf2，保护TM细胞免受H₂O₂诱导凋亡。合成三萜类化合物CDDO-Im在视神经挫伤模型中保护RGC，且Nrf2敲除小鼠RGC丢失更重，进一步验证该通路为治疗靶点。针对青光眼的人体临床试验有限。
7.4 α-硫辛酸（ALA）：ALA是线粒体合成的水脂两性抗氧化剂，可回收抗坏血酸、维生素E和GSH。在糖尿病视网膜病变模型中有神经保护作用，可能与青光眼中代谢共病亚型相关。
7.5 线粒体靶向抗氧化剂：MitoQ：MitoQ是CoQ10衍生物，通过三苯基膦（TPP⁺）阳离子富集线粒体基质。在大鼠视网膜缺血-再灌注模型中，玻璃体内MitoQ改善暗适应闪光视网膜电图振幅，减少ROS生成，并通过SIRT1/Notch1/NADPH氧化酶轴发挥保护作用。
7.6 白藜芦醇、多酚类化合物与膳食抗氧化剂补充：白藜芦醇激活SIRT1依赖性线粒体生物发生并抑制RGC凋亡。姜黄素纳米载体局部应用减少啮齿动物青光眼模型RGC丢失。日本临床研究显示，含有橙皮苷、藏红花酸和罗望子的口服抗氧化补充剂在NMDA损伤小鼠中预防RGC丢失，并在NTG患者中降低尿8-OHdG并升高BAP，但视野参数无显著变化。姜提取物改善大鼠视神经头灌注，为血管主导的NTG表型提供机制基础。
7.7 银杏叶提取物：银杏叶提取物（EGb 761）具有抗氧化、抗凋亡和血管舒张特性。两项小规模NTG试验报告临床获益，但证据不一致。一项随机交叉试验显示无改善。建议谨慎与抗血小板药、抗凝药或NSAID联用，并监测糖尿病患者血糖。

8. 眼部抗氧化治疗的药物递送创新
实现目标组织（TM和内视网膜）的充分药物浓度是挑战。纳米颗粒递送系统（聚合物纳米颗粒、脂质体、固体脂质纳米颗粒和树枝状大分子）能克服角膜屏障。局部姜黄素纳米载体在啮齿动物模型中显示出优越的角膜穿透和神经保护。玻璃体内缓释植入物正在研究。基因治疗通过AAV递送Nrf2、NMNAT1或抗氧化酶基因在啮齿动物模型中实现RGC神经保护，I/II期人体试验正在进行。

9. 与降IOP治疗的相互作用
抗氧化治疗应作为IOP降低的辅助而非替代。IOP降低既减少机械应力也减少缺血-再灌注介导的ROS产生，但氧化应激在IOP控制良好时仍持续作用。部分降IOP药物（如溴莫尼定）可能具有抗氧化样信号特性，但LoGTS研究的神经保护解释因高脱落率和偏倚风险而未确认。前列腺素类似物可能调节神经营养信号。抗氧化干预最好作为已建立的降IOP方案的补充。

10. 局限性、差距与未来方向
关键差距包括：大多数人体研究为横断面设计，无法推断因果关系，需纵向队列研究；临床试验规模小、时长短，需多中心随机对照试验（RCT）以24个月视野平均偏差变化为主要终点；需建立分期特异性治疗框架；需纳入多样化种族人群；需评估组合疗法（如NAM+CoQ10）；需开发综合神经保护终点；烟酰胺试验中的DILI信号需系统药物警戒，最佳剂量策略需确定。

11. 结论
氧化应激是前段（TM功能障碍、IOP升高）和后段（RGC代谢脆弱性、神经变性）病理的中枢性驱动因素。Nrf2/Keap1/ARE通路和NAD⁺代谢是最具临床进展的机制框架，烟酰胺是当前临床前和早期临床数据支持最充分的药物。CoQ10、ALA、MitoQ和Nrf2激活植物化学物是不断扩展的治疗工具。药物递送创新是有效后段递送的关键。领域处于关键转折点，需开展充分把握度的长期RCT，并采用精准医学框架识别最可能获益的患者。