视神经属中枢神经。由于中枢神经系统微环境内缺少神经营养因子并且存在髓鞘和胶质瘢痕相关抑制分子以及中枢神经元内在的再生潜能低于周围神经元等原由，视神经损伤后难以自发再生。保护受损的视网膜神经节细胞（节细胞）、补充神经营养因子、拮抗轴突再生抑制因子、上调节细胞内在的再生潜力均能有效促进视神经的再生与修复。基础研究已取得包括视觉功能部分恢复等重要进展，但临床应用转化仍存在大量未解难题，至今尚无治疗视神经损伤的理想方法。亟待加强基础与临床研究合作，促进基础研究成果尽快向临床应用转化，早日改变不尽如人意的临床研究现状。
引用本文： 游思维, 胡丹, 王雨生. 亟待加强视神经损伤修复基础研究成果的临床转化. 中华眼底病杂志, 2017, 33(6): 569-572. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2017.06.003 复制
创伤、缺血、炎症、压迫、浸润以及高眼压等均可造成严重的视神经损伤。视神经属中枢神经，损伤后难以自发再生。近40年来，基础研究在保护受损的视网膜神经节细胞（节细胞）、促进视神经再生修复和部分恢复视觉功能等方面已取得重要进展，但由于基础研究成果的临床应用转化尚存在大量未解难题，以致临床仍缺乏治疗视神经损伤的理想方法。因此，亟待加强基础与临床的合作，尽快将现有视神经损伤修复的基础研究成果向临床应用转化。
1 视神经损伤修复的机制
视神经内含始于节细胞止于外侧膝状体的神经纤维。在12对脑神经中，视神经是唯一的中枢神经。视神经由神经外胚层发育而来，表面包裹着由软脑膜、蛛网膜及硬脑膜延续而来的3层被膜；除眼内段外，其余各段均属有髓神经，形成节细胞轴突髓鞘的胶质细胞是少突胶质细胞，而非周围神经系统的雪旺细胞。视神经属于中枢神经，视神经与其他脑神经之间的本质区别是认识理解视神经损伤修复机制的基础，应予以足够重视与强调。
诺贝尔奖得主、神经解剖学家Cajal在上世纪初发现，成年哺乳动物中枢和周围神经损伤后的再生能力有显著差异。周围神经离断后，近侧神经断端很快形成不断生长的新芽，沿残留的基底膜管向终末生长，最后在靶组织内形成新的突触结构而恢复丧失的神经功能。而中枢神经离断后，近侧断端出现的新芽迅即消失，轴突溃变导致神经元死亡。认为成年哺乳动物中枢神经元轴突和树突的再生能力永久丧失。直到上世纪80年代中期，So和Aguayo[1]将自体周围神经植入成年大鼠视网膜，成功诱发了损伤节细胞的轴突再生，方才开启了促进损伤视神经修复的研究。现已明确，包括视神经在内的中枢神经损伤后不能自发再生的主要原因在于中枢神经系统外在微环境不适宜轴突再生，且中枢神经元内在的再生潜能低于周围神经元。
中枢微环境内不但缺乏神经元维持生长发育和轴突再生的各种营养因子，而且存在大量与髓鞘和胶质瘢痕相关的抑制因子[2-5]。节细胞依赖视神经逆行轴浆运输，从靶组织获取各类营养因子。视神经损伤可部分或完全阻断来自靶组织的营养供应，使得视神经溃变和节细胞死亡。Nogo-A、髓鞘相关糖蛋白和少突胶质细胞髓鞘糖蛋白是与髓鞘相关的3种最主要抑制因子。中枢神经元表面的Nogo受体（NgR）可与细胞膜上的p75NTR/LINGO-1和LINGO-1/TROY两种跨膜蛋白相结合，形成这些抑制因子共享的NgR/LINGO-1/p75和NgR/LINGO-1/TROY受体复合体[6, 7]。在与特异性髓磷脂相关抑制分子结合后，两种复合体将抑制信号传递到神经元内激活下游的信号转导分子，导致神经元轴突的生长锥溃变而抑制轴突的再生。中枢神经损伤后，周围组织中还发生以星形胶质细胞为主的胶质细胞反应，逐渐形成的胶质瘢痕成为严重阻碍轴突再生的物理性屏障。胶质瘢痕中的硫酸软骨素蛋白多糖和其他抑制性分子共同构成化学性屏障，强烈阻止轴突延伸并使生长锥崩溃[8]。
中枢神经元内在的再生潜能亦较周围神经元低下，这种再生潜能是由基因调控所决定[9]。B细胞淋巴瘤-2、酪氨酸磷酸酶蛋白及哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白等基因在促进哺乳类视神经再生方面具有极为重要的作用[10]，原癌基因c-Jun等诸多转录因子还可组成复杂的网络结构，发挥调控轴突再生的重要作用[11]。
2 视神经损伤修复的基础研究进展
视神经损伤后修复的全过程包括受损节细胞保护防止其死亡、诱发并促进损伤节细胞轴突再生、再生轴突到达正确的靶组织并重建突触联系以及视觉功能恢复等4个步骤。
2.1 节细胞保护
视神经损伤可导致节细胞以凋亡为主的死亡[10]。保护节细胞主要是消除或抑制凋亡的启动过程，或通过相关通路遏制凋亡的级联反应。脑源性神经营养因子（BDNF）、神经生长因子（NGF）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、睫状神经营养因子（CNTF）、胶质细胞源性神经营养因子及神经营养素-4/5等均可有效抑制视神经损伤后的节细胞凋亡。但这些神经营养因子对节细胞存活的促进作用有明显差异[12-17]。节细胞维持存活及生理功能需要各种不同组合的营养因子，因此联合应用不同神经营养因子具有更佳的保护作用。神经营养因子的主要应用途径是玻璃体腔或视神经断端内注射，或植入以腺病毒为载体的营养因子转染细胞等。视神经断端内移植自体周围神经、嗅鞘细胞和干细胞等也可提供神经营养因子而拮抗节细胞的凋亡[18, 19]。
视神经损伤后，从损伤细胞中释放的谷氨酸可对节细胞造成严重的兴奋性毒性损伤。阻断兴奋性毒性损伤过程的各个环节均可减少节细胞的凋亡，其中以化学药物阻断不同的谷氨酸受体及兴奋性毒性的下游产物一氧化氮的研究最为多见[20, 21]。锂剂、肾上腺素受体拮抗剂、热休克蛋白和接种疫苗等也可对损伤节细胞产生保护作用[22-24]。
2.2 促进节细胞轴突再生
损伤后节细胞得以生存是其轴突再生的先决条件，因节细胞未经治疗即于伤后4～5 d始发生凋亡。多数可保护节细胞的治疗手段并无促进轴突再生的作用[25]，因此不能奢求任何具有节细胞保护作用的治疗都能促进轴突再生和视觉功能的恢复。只有少数神经营养因子具有促进节细胞轴突再生的作用，且远不如其对节细胞的保护作用。有学者认为，神经营养因子促进节细胞轴突再生的作用主要依赖于对节细胞的保护[26]。与BDNF、神经营养素-4/5、bFGF和胶质细胞源性神经营养因子相比，仅CNTF可有效促进节细胞轴突的长距离再生[27]。视神经断端移植自体周围神经也可促进视神经再生[28]，这是因为周围神经少有再生抑制分子并释放化学物质吸引损伤的轴突进入周围神经再生，且雪旺细胞可分泌多种神经营养因子和细胞黏附分子供轴突再生，其基底膜和条索状细胞管道还可引导再生轴突依附和延伸。嗅鞘细胞是一种形成嗅神经鞘膜的特殊大胶质细胞，可分泌多种神经营养因子，表达不同亲和性的神经营养因子受体，分泌轴突再生所必需的细胞外基质和细胞黏附分子。植入损伤视神经的嗅鞘细胞可促进节细胞的存活，包绕和引导节细胞轴突在远侧断端内再生[29]。因此嗅鞘细胞与干细胞共同成为可供临床应用的重要备选细胞之一。干细胞在理论上可取代死亡的节细胞。但尽管发现干细胞在植入视网膜后可分化并与宿主细胞形成突触，却无法迁移或表达节细胞标志物[30]。因此移植干细胞所获的促进视神经修复功效并非出自对死亡节细胞的替换，而是干细胞分泌的神经营养因子发挥了作用[31-33]。巨噬细胞激活及上调环磷酸腺苷表达水平均可显著促进节细胞轴突的再生[34, 35]。
拮抗髓鞘和胶质瘢痕相关抑制因子是促进损伤视神经再生的重要手段。拮抗技术主要包括各种抗体、基因敲除、反义寡核苷酸、干扰配体-受体结合及阻断相关信号通路。利用X射线去除少突胶质细胞和髓鞘以及移植激活的巨噬细胞来吞噬髓鞘残片，都能有效促进损伤的中枢神经再生[36-41]。通过病毒载体将编码神经营养因子、抗节细胞凋亡因子和促进节细胞轴突再生因子的基因转染节细胞，可上调损伤节细胞的内在潜能而促进视神经再生[42, 43]。由于中枢神经再生的复杂性，应针对不同作用靶点采用联合治疗策略促进视神经再生。
2.3 促进与靶组织形成新的突触联系和视觉功能恢复
多年来，视神经损伤修复的基础研究基本是围绕节细胞保护和（或）轴突再生进行，至今未见使成年哺乳动物离断视神经近侧段内的再生纤维沿已溃变的远侧段到达靶组织的报道。这是因为再生轴突进入远侧段内长距离再生并寻觅靶组织的能力有限。使节细胞再生轴突到达成年啮齿类靶组织上丘的唯一方法是节细胞再生轴突通过桥接于离断的视神经近侧端和上丘的自体周围神经被直接送入靶组织。节细胞再生轴突的末梢植入上丘后可形成突触样结构，并对光信号产生突触后电位，患眼可恢复对光定向追踪及瞳孔对光反射的功能[28, 44]。
3 视神经损伤修复的临床研究现状与展望
尽管基础研究已取得包括视觉功能部分恢复的重要进展，但这些成果的临床转化尚存在大量未解难题；视神经损伤临床上至今仍缺乏理想的治疗手段。虽然药物和神经营养因子最为接近临床应用，但临床目前沿用的仍是以传统神经营养药物为主的治疗，许多治疗的疗效并非十分确切。在诸多神经营养因子中，仅NGF被用于视神经损伤的临床治疗。尽管CNTF对节细胞轴突再生具有显著的促进作用，但目前仅有将CNTF缓释胶囊用于慢性视网膜变性的临床研究报道[45]。干细胞移植和基因疗法用于视网膜变性疾病的临床研究最为活跃，但始终未见此类研究涉及视神经损伤的修复。人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞移植近年已进入Ⅰ期和Ⅱ期临床试验，所针对的眼病仍然只是黄斑变性[46, 47]。基因疗法利用宿主的蛋白质合成机制在局部产生有治疗作用的化学物质，其显著优点是可以长期维持疗效而无需反复给药，且能够将基因释放载体和细胞类型特异性启动子进行适当组合，使治疗基因局限在特定的靶细胞内表达。目前基因疗法已用于视网膜色素变性等遗传性视网膜病变的临床研究，主要针对光感受器细胞[43]。光感受器变性后再生的可能性较视神经损伤修复为大，因为只需将基因疗法治愈或干细胞分化的光感受器细胞与双极细胞连接即可完成修复。
2015年底，美国神经科学学会召开有关视觉修复卫星会议，与会专家总结了视神经损伤修复研究的现状并提出展望。由于视觉的恢复较视神经再生更为困难，视神经横断后恢复视觉功能是未来20～30年内难以成就且不现实的临床目标。近年内虽有使患者恢复光感的可能，但形成真实视觉功能恢复尚无可能。应在1～15年内以治疗视神经慢性退变和不全损伤、以生物学和组织工程手段促进节细胞轴突在视神经内大量的短距离再生，再经视交叉进入靶组织外侧膝状体，提高靶组织可塑性最终恢复视觉功能的手段。电刺激与功能训练可能有助于视觉功能的临床恢复。一些学者对短期内开展临床研究的可行性表示怀疑，但认为从即日起应加强基础与临床的沟通，以深入了解如何开展视神经修复的合作研究[48]。
彻底治愈视神经损伤并非指日可待，攻克视神经损伤修复的难关仍有待于科学家们长期艰苦的努力，但新技术与理论的持续进展赋予基础和临床专家以希望。要改变如此被动和不尽如人意的临床研究现状，目前亟需加强基础与临床多学科专家的通力合作，促进将现有基础成果尽快向临床可行领域的应用转化。
创伤、缺血、炎症、压迫、浸润以及高眼压等均可造成严重的视神经损伤。视神经属中枢神经，损伤后难以自发再生。近40年来，基础研究在保护受损的视网膜神经节细胞（节细胞）、促进视神经再生修复和部分恢复视觉功能等方面已取得重要进展，但由于基础研究成果的临床应用转化尚存在大量未解难题，以致临床仍缺乏治疗视神经损伤的理想方法。因此，亟待加强基础与临床的合作，尽快将现有视神经损伤修复的基础研究成果向临床应用转化。
1 视神经损伤修复的机制
视神经内含始于节细胞止于外侧膝状体的神经纤维。在12对脑神经中，视神经是唯一的中枢神经。视神经由神经外胚层发育而来，表面包裹着由软脑膜、蛛网膜及硬脑膜延续而来的3层被膜；除眼内段外，其余各段均属有髓神经，形成节细胞轴突髓鞘的胶质细胞是少突胶质细胞，而非周围神经系统的雪旺细胞。视神经属于中枢神经，视神经与其他脑神经之间的本质区别是认识理解视神经损伤修复机制的基础，应予以足够重视与强调。
诺贝尔奖得主、神经解剖学家Cajal在上世纪初发现，成年哺乳动物中枢和周围神经损伤后的再生能力有显著差异。周围神经离断后，近侧神经断端很快形成不断生长的新芽，沿残留的基底膜管向终末生长，最后在靶组织内形成新的突触结构而恢复丧失的神经功能。而中枢神经离断后，近侧断端出现的新芽迅即消失，轴突溃变导致神经元死亡。认为成年哺乳动物中枢神经元轴突和树突的再生能力永久丧失。直到上世纪80年代中期，So和Aguayo[1]将自体周围神经植入成年大鼠视网膜，成功诱发了损伤节细胞的轴突再生，方才开启了促进损伤视神经修复的研究。现已明确，包括视神经在内的中枢神经损伤后不能自发再生的主要原因在于中枢神经系统外在微环境不适宜轴突再生，且中枢神经元内在的再生潜能低于周围神经元。
中枢微环境内不但缺乏神经元维持生长发育和轴突再生的各种营养因子，而且存在大量与髓鞘和胶质瘢痕相关的抑制因子[2-5]。节细胞依赖视神经逆行轴浆运输，从靶组织获取各类营养因子。视神经损伤可部分或完全阻断来自靶组织的营养供应，使得视神经溃变和节细胞死亡。Nogo-A、髓鞘相关糖蛋白和少突胶质细胞髓鞘糖蛋白是与髓鞘相关的3种最主要抑制因子。中枢神经元表面的Nogo受体（NgR）可与细胞膜上的p75NTR/LINGO-1和LINGO-1/TROY两种跨膜蛋白相结合，形成这些抑制因子共享的NgR/LINGO-1/p75和NgR/LINGO-1/TROY受体复合体[6, 7]。在与特异性髓磷脂相关抑制分子结合后，两种复合体将抑制信号传递到神经元内激活下游的信号转导分子，导致神经元轴突的生长锥溃变而抑制轴突的再生。中枢神经损伤后，周围组织中还发生以星形胶质细胞为主的胶质细胞反应，逐渐形成的胶质瘢痕成为严重阻碍轴突再生的物理性屏障。胶质瘢痕中的硫酸软骨素蛋白多糖和其他抑制性分子共同构成化学性屏障，强烈阻止轴突延伸并使生长锥崩溃[8]。
中枢神经元内在的再生潜能亦较周围神经元低下，这种再生潜能是由基因调控所决定[9]。B细胞淋巴瘤-2、酪氨酸磷酸酶蛋白及哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白等基因在促进哺乳类视神经再生方面具有极为重要的作用[10]，原癌基因c-Jun等诸多转录因子还可组成复杂的网络结构，发挥调控轴突再生的重要作用[11]。
2 视神经损伤修复的基础研究进展
视神经损伤后修复的全过程包括受损节细胞保护防止其死亡、诱发并促进损伤节细胞轴突再生、再生轴突到达正确的靶组织并重建突触联系以及视觉功能恢复等4个步骤。
2.1 节细胞保护
视神经损伤可导致节细胞以凋亡为主的死亡[10]。保护节细胞主要是消除或抑制凋亡的启动过程，或通过相关通路遏制凋亡的级联反应。脑源性神经营养因子（BDNF）、神经生长因子（NGF）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、睫状神经营养因子（CNTF）、胶质细胞源性神经营养因子及神经营养素-4/5等均可有效抑制视神经损伤后的节细胞凋亡。但这些神经营养因子对节细胞存活的促进作用有明显差异[12-17]。节细胞维持存活及生理功能需要各种不同组合的营养因子，因此联合应用不同神经营养因子具有更佳的保护作用。神经营养因子的主要应用途径是玻璃体腔或视神经断端内注射，或植入以腺病毒为载体的营养因子转染细胞等。视神经断端内移植自体周围神经、嗅鞘细胞和干细胞等也可提供神经营养因子而拮抗节细胞的凋亡[18, 19]。
视神经损伤后，从损伤细胞中释放的谷氨酸可对节细胞造成严重的兴奋性毒性损伤。阻断兴奋性毒性损伤过程的各个环节均可减少节细胞的凋亡，其中以化学药物阻断不同的谷氨酸受体及兴奋性毒性的下游产物一氧化氮的研究最为多见[20, 21]。锂剂、肾上腺素受体拮抗剂、热休克蛋白和接种疫苗等也可对损伤节细胞产生保护作用[22-24]。
2.2 促进节细胞轴突再生
损伤后节细胞得以生存是其轴突再生的先决条件，因节细胞未经治疗即于伤后4～5 d始发生凋亡。多数可保护节细胞的治疗手段并无促进轴突再生的作用[25]，因此不能奢求任何具有节细胞保护作用的治疗都能促进轴突再生和视觉功能的恢复。只有少数神经营养因子具有促进节细胞轴突再生的作用，且远不如其对节细胞的保护作用。有学者认为，神经营养因子促进节细胞轴突再生的作用主要依赖于对节细胞的保护[26]。与BDNF、神经营养素-4/5、bFGF和胶质细胞源性神经营养因子相比，仅CNTF可有效促进节细胞轴突的长距离再生[27]。视神经断端移植自体周围神经也可促进视神经再生[28]，这是因为周围神经少有再生抑制分子并释放化学物质吸引损伤的轴突进入周围神经再生，且雪旺细胞可分泌多种神经营养因子和细胞黏附分子供轴突再生，其基底膜和条索状细胞管道还可引导再生轴突依附和延伸。嗅鞘细胞是一种形成嗅神经鞘膜的特殊大胶质细胞，可分泌多种神经营养因子，表达不同亲和性的神经营养因子受体，分泌轴突再生所必需的细胞外基质和细胞黏附分子。植入损伤视神经的嗅鞘细胞可促进节细胞的存活，包绕和引导节细胞轴突在远侧断端内再生[29]。因此嗅鞘细胞与干细胞共同成为可供临床应用的重要备选细胞之一。干细胞在理论上可取代死亡的节细胞。但尽管发现干细胞在植入视网膜后可分化并与宿主细胞形成突触，却无法迁移或表达节细胞标志物[30]。因此移植干细胞所获的促进视神经修复功效并非出自对死亡节细胞的替换，而是干细胞分泌的神经营养因子发挥了作用[31-33]。巨噬细胞激活及上调环磷酸腺苷表达水平均可显著促进节细胞轴突的再生[34, 35]。
拮抗髓鞘和胶质瘢痕相关抑制因子是促进损伤视神经再生的重要手段。拮抗技术主要包括各种抗体、基因敲除、反义寡核苷酸、干扰配体-受体结合及阻断相关信号通路。利用X射线去除少突胶质细胞和髓鞘以及移植激活的巨噬细胞来吞噬髓鞘残片，都能有效促进损伤的中枢神经再生[36-41]。通过病毒载体将编码神经营养因子、抗节细胞凋亡因子和促进节细胞轴突再生因子的基因转染节细胞，可上调损伤节细胞的内在潜能而促进视神经再生[42, 43]。由于中枢神经再生的复杂性，应针对不同作用靶点采用联合治疗策略促进视神经再生。
2.3 促进与靶组织形成新的突触联系和视觉功能恢复
多年来，视神经损伤修复的基础研究基本是围绕节细胞保护和（或）轴突再生进行，至今未见使成年哺乳动物离断视神经近侧段内的再生纤维沿已溃变的远侧段到达靶组织的报道。这是因为再生轴突进入远侧段内长距离再生并寻觅靶组织的能力有限。使节细胞再生轴突到达成年啮齿类靶组织上丘的唯一方法是节细胞再生轴突通过桥接于离断的视神经近侧端和上丘的自体周围神经被直接送入靶组织。节细胞再生轴突的末梢植入上丘后可形成突触样结构，并对光信号产生突触后电位，患眼可恢复对光定向追踪及瞳孔对光反射的功能[28, 44]。
3 视神经损伤修复的临床研究现状与展望
尽管基础研究已取得包括视觉功能部分恢复的重要进展，但这些成果的临床转化尚存在大量未解难题；视神经损伤临床上至今仍缺乏理想的治疗手段。虽然药物和神经营养因子最为接近临床应用，但临床目前沿用的仍是以传统神经营养药物为主的治疗，许多治疗的疗效并非十分确切。在诸多神经营养因子中，仅NGF被用于视神经损伤的临床治疗。尽管CNTF对节细胞轴突再生具有显著的促进作用，但目前仅有将CNTF缓释胶囊用于慢性视网膜变性的临床研究报道[45]。干细胞移植和基因疗法用于视网膜变性疾病的临床研究最为活跃，但始终未见此类研究涉及视神经损伤的修复。人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞移植近年已进入Ⅰ期和Ⅱ期临床试验，所针对的眼病仍然只是黄斑变性[46, 47]。基因疗法利用宿主的蛋白质合成机制在局部产生有治疗作用的化学物质，其显著优点是可以长期维持疗效而无需反复给药，且能够将基因释放载体和细胞类型特异性启动子进行适当组合，使治疗基因局限在特定的靶细胞内表达。目前基因疗法已用于视网膜色素变性等遗传性视网膜病变的临床研究，主要针对光感受器细胞[43]。光感受器变性后再生的可能性较视神经损伤修复为大，因为只需将基因疗法治愈或干细胞分化的光感受器细胞与双极细胞连接即可完成修复。
2015年底，美国神经科学学会召开有关视觉修复卫星会议，与会专家总结了视神经损伤修复研究的现状并提出展望。由于视觉的恢复较视神经再生更为困难，视神经横断后恢复视觉功能是未来20～30年内难以成就且不现实的临床目标。近年内虽有使患者恢复光感的可能，但形成真实视觉功能恢复尚无可能。应在1～15年内以治疗视神经慢性退变和不全损伤、以生物学和组织工程手段促进节细胞轴突在视神经内大量的短距离再生，再经视交叉进入靶组织外侧膝状体，提高靶组织可塑性最终恢复视觉功能的手段。电刺激与功能训练可能有助于视觉功能的临床恢复。一些学者对短期内开展临床研究的可行性表示怀疑，但认为从即日起应加强基础与临床的沟通，以深入了解如何开展视神经修复的合作研究[48]。
彻底治愈视神经损伤并非指日可待，攻克视神经损伤修复的难关仍有待于科学家们长期艰苦的努力，但新技术与理论的持续进展赋予基础和临床专家以希望。要改变如此被动和不尽如人意的临床研究现状，目前亟需加强基础与临床多学科专家的通力合作，促进将现有基础成果尽快向临床可行领域的应用转化。