引言
青光眼是全球不可逆失明最常见的原因之一。在青光眼中,由于透明的眼液(房水)引流速度不够快,导致眼压(IOP)升高。降低眼压是唯一被证实能减缓疾病进展的方法(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。最新研究表明,一氧化氮(NO)——一种天然的信号分子——在调节眼部液体引流和血流方面起着关键作用。与大多数通过减少液体产生来治疗青光眼的药物不同,一氧化氮通过放松眼睛的引流通道来帮助液体排出。这促使了新的治疗方法(如一氧化氮捐赠型滴眼液)的出现,并引出了一个问题:能提高一氧化氮水平的营养补充剂(如氨基酸L-精氨酸和L-瓜氨酸,或蔬菜中的膳食硝酸盐)是否能帮助改善眼睛的引流和血流?在本文中,我们将解释一氧化氮通路在眼睛中的作用机制,回顾人类研究中关于一氧化氮相关补充剂或食物的发现,讨论可能的副作用(如低血压或头痛),并概述未来研究如何利用影像和超声技术来测量它们的效果。
眼睛中的一氧化氮通路
一氧化氮是一种在血管壁和眼组织内产生的气体,能引起平滑肌松弛。在体内,一氧化氮由氨基酸L-精氨酸通过一氧化氮合酶(特别是eNOS/NOS3)的作用而形成(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。这种一氧化氮随后激活信号,使附近的血管和组织放松。眼睛的引流系统——小梁网(TM)和Schlemm管——含有许多内皮细胞和肌肉细胞。当这些细胞接收到更多一氧化氮时,它们会放松并拓宽微小的引流通道,让更多液体排出并降低眼压(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。简单来说,一氧化氮使房水流出途径更具渗透性和弹性,从而使液体更容易排出。
同时,一氧化氮也影响眼睛的血流。视网膜和脉络膜(为视网膜供氧的层)由小动脉供血。一氧化氮使这些小动脉扩张,增加流向视网膜和视神经的血流(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。例如,一项研究给健康志愿者静脉输注L-精氨酸,发现视网膜和脉络膜血流增加了约10-20%(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。即使他们的血压略有下降(见下文),这种情况仍然发生了。在动物研究中也观察到类似效果:L-瓜氨酸(精氨酸的前体)通过一氧化氮相关通路使视网膜小动脉扩张(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。简而言之,一氧化氮通过在需要时打开眼部血管来帮助确保良好的眼部灌注。
身体还有一条从膳食硝酸盐制造一氧化氮的备用途径(“硝酸盐-亚硝酸盐-一氧化氮通路”)。通常,在低氧或一氧化氮合酶(NOS)功能不佳(可能发生在衰老或疾病中)的条件下,我们口腔中的有益细菌会将硝酸盐(大量存在于绿叶蔬菜和甜菜根中)转化为亚硝酸盐,然后在组织中转化为一氧化氮(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。这意味着你可以通过服用L-精氨酸(常规通路的原材料)或食用富含硝酸盐的食物来增加一氧化氮,后者开启了一条替代的一氧化氮生产途径。两者最终都旨在提高眼睛内部及周围的一氧化氮水平。
氨基酸补充剂(L-精氨酸,L-瓜氨酸)
L-精氨酸和L-瓜氨酸是常作为心血管健康膳食补充剂出售的氨基酸。L-精氨酸存在于肉类、鱼类和坚果中;L-瓜氨酸在西瓜中含量丰富,并在体内转化为L-精氨酸。其理念是,服用这些补充剂可以为身体提供更多制造一氧化氮的“积木”,从而增强其在眼睛中的降压和促血流作用。
实验室研究为这一概念提供了一些支持。例如,一项对健康志愿者静脉输注10克L-精氨酸的研究表明,在输注期间眼压显著下降(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。(停止输注后眼压迅速回升。)这种眼压下降伴随着眼液(房水)中亚硝酸盐水平的升高,这与一氧化氮产生增加相符(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。重要的是,研究指出瞳孔大小或焦距没有显著变化,这表明其作用主要在于流出。同样,在另一项人体试验中,静脉注射L-精氨酸增强了眼部血流:脉络膜血流增加了约10-12%,视网膜静脉血流增加了约20%,即使平均动脉压略有下降(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。换句话说,给予L-精氨酸可以打开眼部血管并增加血液循环。动物实验也显示了相关效果。例如,在兔子中,将L-精氨酸添加到含有青光眼药物的滴眼液中,增强了其降低眼压的作用(通过进一步增加流出)【15†】。
这些发现表明L-精氨酸(以及通过其延伸的L-瓜氨酸)能够在眼睛中激活一氧化氮系统。理论上,L-瓜氨酸——在体内转化为L-精氨酸——应该表现出类似的效果。在一项大鼠研究中,L-瓜氨酸通过一氧化氮依赖性通路扩张了视网膜小动脉,而血压没有变化(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。因此,这两种氨基酸都有潜力通过一氧化氮放松眼部血管和引流通道。
然而,存在一些限制:上述人体研究使用了大剂量静脉注射(例如100毫升中含10克)。标准口服补充剂能产生多大效果尚不确定。口服L-精氨酸在到达循环系统之前部分会被肝脏分解(首过效应),而L-瓜氨酸可能更有效地提高体内精氨酸水平。尽管如此,通常需要每天克级的剂量才能产生全身效应。较低的膳食量可能影响较小。此外,个体反应可能因酶活性和基础健康状况等因素而异。
读者要点: 有概念验证表明,L-精氨酸等一氧化氮前体可以降低人类的眼压并促进眼部血流(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。但这些证据大多来自小规模的静脉注射研究,我们缺乏专门针对眼部健康的口服补充剂的大型试验。任何考虑服用这些补充剂的人都应与医生讨论,特别是考虑到可能的副作用(见下文)。
关于眼压、血流和视力的人体研究
大规模人体试验尚未测试L-精氨酸或L-瓜氨酸补充剂对青光眼或眼部血流的影响。然而,一些人群研究暗示了通过饮食产生的相关效果。一个值得注意的例子是护士健康研究和健康专业人员随访研究,该研究调查了膳食硝酸盐摄入量(主要来自蔬菜)与青光眼风险的关系(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。他们发现,硝酸盐摄入量最高的那五分之一人群(约240毫克/天,大致相当于1-2份绿叶蔬菜)患原发性开角型青光眼的风险比摄入量最低的人群低约21%(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。这种益处对于影响中心视力的青光眼亚型(旁中心视野缺损)最为显著(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。同样,鹿特丹研究(一项大型荷兰队列研究)发现,硝酸盐摄入量每增加10毫克/天,青光眼的发病率就下降约5%(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。这些发现是观察性的,但它们支持了富含一氧化氮的饮食可能预防青光眼的观点。
有趣的是,鹿特丹研究指出,较高的硝酸盐摄入量并未降低测量的眼压(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。这表明有益效果可能是通过改善视神经血流或其他独立于眼压的机制实现的(例如,眼睛内皮功能更健康(pmc.ncbi.nlm.nih.gov))。换句话说,即使眼压没有太大变化,膳食硝酸盐也可能有助于保持眼部血管更健康。
迄今为止,尚未有已发表的试验表明服用L-精氨酸或L-瓜氨酸补充剂能改善视力或视野。我们所拥有的是线索:改善的眼部血流和较低的青光眼发生风险。但我们缺乏关于视力结果或晚期青光眼的直接证据。相反,我们确实知道医用一氧化氮捐赠型滴眼液(如拉坦前列素布诺酯)可以降低患者的眼压(这是一种不同的机制,直接在眼睛中释放一氧化氮)(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。无论来源如何(药物或饮食),目标都是更好的流出和灌注。
总之,针对L-精氨酸/瓜氨酸补充剂对眼部健康的临床人体数据非常有限。存在一些令人鼓舞的信号(一项研究中的眼压下降(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov),更好的血流(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov),以及高硝酸盐饮食下较低的青光眼发生率(pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)),但尚无明确的概念验证试验。需要更多研究来确认患者的益处并确定最佳剂量。
全身效应和安全性(低血压,偏头痛)
由于一氧化氮是全身强效的血管扩张剂,提高一氧化氮水平可能产生广泛的影响。最重要的担忧是全身性低血压(低血压)和头痛/偏头痛。在眼部血流研究中(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov),静脉注射L-精氨酸确实将平均动脉压降低了约6-8%。这并不令人惊讶——膳食硝酸盐已知可以降低血压。例如,一项对高血压患者每天饮用甜菜根汁(富含硝酸盐)的试验显示,几周后收缩压下降了约7-8毫米汞柱(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。通常这在心血管健康方面被视为有益,但在青光眼患者中存在权衡:眼部灌注压(驱动血液流向眼睛的压力)大致等于动脉压减去眼压。如果血压下降过多,理论上可能会减少视神经灌注,特别是在夜间,当压力自然下降时。因此,补充剂引起的任何大幅血压下降实际上可能对眼睛健康产生反作用。
另一个常见的副作用是头痛。含硝酸盐的药物(如硝酸甘油)是臭名昭著的头痛诱因。事实上,大约80%服用硝酸甘油的患者抱怨头痛,高达10%的患者因严重的偏头痛型头痛而无法耐受硝酸盐(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。在可能由食物(如腌制肉类、葡萄酒)引发的偏头痛中,过量的膳食硝酸盐常被怀疑。其联系在于一氧化氮和相关分子可以激活对疼痛敏感的神经。在一项肠道细菌研究中,偏头痛患者体内硝酸盐还原微生物的水平较高,这表明他们的身体从相同的饮食中产生更多的一氧化氮(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。
将此应用于补充剂:L-精氨酸或L-瓜氨酸可能在敏感个体中引起头痛,尽管这方面的证据尚未充分研究。蔬菜中的膳食硝酸盐通常作用较温和,但有偏头痛倾向的人应谨慎。另一方面,一些研究甚至正在探索L-精氨酸作为偏头痛的治疗方法(基于复杂的血管理论)【9†】,因此这种关系并非完全简单。
精氨酸/瓜氨酸补充剂的其他常见副作用包括胃部不适或腹泻,但这些通常是轻微的。总的来说,严重毒性的风险较低。然而,由于其降压和引起头痛的潜力,任何考虑服用一氧化氮增强补充剂的青光眼患者都应监测血压并与医生讨论。
膳食硝酸盐与直接一氧化氮前体
比较提高一氧化氮水平的两种主要方法是有用的:直接前体(L-精氨酸、L-瓜氨酸)与膳食硝酸盐。
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一氧化氮通路的切入点: L-精氨酸进入酶促一氧化氮通路(L-精氨酸 + O₂ → 通过NOS生成一氧化氮)。如果一氧化氮合成机制运作良好,更多的底物可以增加一氧化氮的产量。L-瓜氨酸在体内转化为L-精氨酸,实际上也起着同样的作用。相比之下,膳食硝酸盐进入替代通路:唾液中的细菌将NO₃⁻ → NO₂⁻ → NO,这不需要NOS(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。这很重要,因为在某些疾病状态下(衰老、糖尿病、高血压),NOS酶系统可能会受损。在这些情况下,当精氨酸补充剂无法产生一氧化氮时,硝酸盐可能实际上能产生一氧化氮。
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辅因子和效率: NOS酶需要辅因子(B族维生素等),并且可能被氧化应激抑制。如果例如非对称二甲基精氨酸(一种抑制剂)水平高或存在内皮功能障碍,L-精氨酸本身过量可能不会线性地转化为更多的一氧化氮。硝酸盐绕过了这一限制,但需要健康的口腔微生物组。(使用抗菌漱口水或抗生素会削弱硝酸盐的转化(pmc.ncbi.nlm.nih.gov))。
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剂量和来源: 典型的有效剂量不同。口服L-精氨酸试验通常使用每天克级剂量(2-9克)以观察血压效应。L-瓜氨酸剂量(通常3-6克/天)也类似地提高精氨酸水平。相比之下,膳食硝酸盐研究通常关注来自蔬菜或甜菜汁的约100-300毫克/天。例如,护士研究表明,高摄入量组约240毫克/天(约2份绿叶蔬菜)(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。这些蔬菜剂量在饮食中是可实现的。然而,纯粹从补充剂(如硝酸钾药片)中获取200毫克以上的硝酸盐并非常见做法,并可能带来其他健康考量。
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安全性及额外营养素: 绿叶蔬菜富含抗氧化剂、叶酸等,通常有益健康。它们的硝酸盐含量受到自然调节。另一方面,分离的硝酸盐补充剂(如果使用)可能不够均衡。L-精氨酸和L-瓜氨酸补充剂也通常耐受良好,但它们不含维生素。均衡饮食方法(多吃菠菜!)可能因为多种原因而有益,而不仅仅是增加一氧化氮,而且正如所指出的,它有流行病学数据支持(pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。
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对结果的影响: 鹿特丹研究和护士研究表明,膳食硝酸盐与较低的青光眼发生率相关(pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。尚不清楚服用纯粹的L-精氨酸营养补充剂是否会产生相同的效果。我们可以推断L-精氨酸在局部刺激一氧化氮,而硝酸盐也可能改善整体血管健康。在实践中,可以同时采用这两种方法:食用富含硝酸盐的食物(甜菜、菠菜),并考虑均衡服用L-精氨酸或L-瓜氨酸,但作为治疗用途时务必遵循医嘱。
总之,膳食硝酸盐提供了一种温和、自然的方式来增加一氧化氮,尤其在NOS活性较低时特别有用。L-精氨酸/瓜氨酸补充剂更直接地作用于标准的一氧化氮通路。两者都显示出对血压和血管健康的影响,但目前都不能声称是青光病的治愈方法或主要治疗手段。
测量眼部血液动力学(OCT-A,多普勒)
为了客观研究一氧化氮补充剂(或任何疗法)如何影响眼睛,需要标准化的测量方案。两种主要工具是光学相干断层扫描血管造影(OCT-A)和彩色多普勒超声。
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光学相干断层扫描血管造影(OCT-A): 这是一种非侵入性成像技术,可捕获视网膜和视盘血管的详细图像。它通过用光检测移动的血细胞来工作。在研究中,OCT-A可以量化浅层和深层视网膜中的血管密度等参数。例如,一项已发表的方案让受试者在基线和轻度生理应激(如屏住呼吸或缺氧)期间进行OCT-A扫描,以观察血管密度的变化(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。在那项研究中,轻度缺氧(吸入低氧空气)导致浅层和深层血管丛的血管密度可测量地增加(pmc.ncbi.nlm.nih.gov),证明了该测试检测血管扩张的能力。标准化的OCT-A方案将规定:设备型号、要扫描的视网膜区域(黄斑、视盘周围)、眼球追踪开启/关闭以及血管密度如何精确计算(pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。反复使用这样的方案可以进行随时间推移的比较或治疗组与对照组之间的比较。目前,OCT-A在临床中广泛应用,研究表明,当遵循方案时,测量结果具有良好的可重复性和再现性。
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彩色多普勒成像(CDI): 这种超声方法测量眼部较大血管(如眼动脉和视网膜中央动脉)的血流速度。CDI提供收缩期和舒张期速度的波形读数。存在关于眼眶超声的国际指南。例如,多普勒检查应在闭眼并在眼睑上涂抹凝胶的情况下进行,使用设定的声束入射角(通常约为60°),以便可以比较随时间变化的流速(pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。《眼科超声杂志》发布了详细指南:他们建议仔细调整患者体位,选择正确的探头频率,并调整多普勒角度以最大程度减少误差(pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。研究人员也呼吁标准化:一篇综述文章敦促在使用CDI进行球后血流测量时采用一致的方法(探头放置、校准、鼻侧与颞侧入路等)(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。实际上,一个方案可能规定患者仰卧、闭眼,通过眼睑扫描,测量眼动脉和视网膜中央动脉的收缩期峰值速度和舒张末期速度。如果这些步骤固定,测试间的变异性可以很低。
通过遵循标准化的OCT-A和多普勒方案,临床医生和研究人员可以可靠地检测眼部血流或血管结构的变化。对于未来一氧化氮通路补充剂的研究,可以测量基线眼部灌注(视网膜血管密度、血流速度),然后在补充剂或饮食干预后重复测量。结果可能包括平均眼部灌注、血管密度指标或多普勒血流模式的变化。将OCT-A与多普勒结合使用可能会提供更全面的图像:OCT-A显示微血管反应,而多普勒显示主要动脉的总血流和眼部灌注压。这些工具现在已经存在,因此制定一个通用方案(例如,“在补充剂摄入后1小时,在静息条件下进行黄斑OCT-A血管造影”)将有助于比较不同研究的结果。
结论
一氧化氮在维持眼压和血流平衡方面起着关键作用。在小梁网和Schlemm管中,一氧化氮使引流系统更开放,帮助液体排出并降低眼压(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。它还扩张视网膜和脉络膜血管,改善眼睛的血液供应(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。这启发了青光眼疗法,并引发了对自然方式提高一氧化氮水平的兴趣。
L-精氨酸和L-瓜氨酸是为身体一氧化氮生产机制提供原料的补充剂。人类的小规模研究表明,静脉注射L-精氨酸可以降低眼压(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)并增加眼部血流(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。这些结果暗示口服补充剂可能有所帮助,但缺乏真实证据(特别是在长期视力结果方面)。同时,来自绿色蔬菜的膳食硝酸盐是经过充分研究的一氧化氮来源:食用大量绿叶蔬菜或甜菜的人似乎青光眼发病率较低(pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。这表明健康饮食可能支持眼睛健康,可能通过改善灌注或血管健康来实现,即使它不直接改变眼压。
目前,无论是氨基酸补充剂还是保证剂量的硝酸盐,都不能被推荐作为主要的青光眼治疗方法。患者不应停止处方药物。然而,食用富含天然硝酸盐来源(菠菜、生菜、甜菜)的均衡饮食通常有益,并可能带来额外的一氧化氮相关益处。如果医生批准尝试L-精氨酸或L-瓜氨酸,应谨慎进行:应监测血压和症状,因为全身血压下降过多,反而可能降低眼部灌注。对头痛敏感的人也应注意,提高一氧化氮有时会引发偏头痛(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)。
展望未来,需要设计更完善的研究。这些研究应使用标准化的影像和多普勒方案,精确测量眼睛血管和压力对一氧化氮增强策略的反应。例如,一项试验可以在服用补充剂4周前后使用OCT-A扫描和彩色多普勒。这种精确测量将告诉我们这些营养保健品是否真正改善了眼部血液动力学,或者仅仅是理论上的。
总而言之,一氧化氮信号轴对眼睛健康非常有前景。根据基础科学和小规模研究,L-精氨酸和L-瓜氨酸等补充剂理论上可以帮助改善房水流出和血流。膳食硝酸盐有一些支持性的流行病学证据。但这些仍然是辅助措施,不能替代已证实的疗法。目前,建议患者遵循健康饮食,在医生指导下良好管理青光眼,并随时了解新的研究进展。采用标准化测量的适当临床试验最终将阐明一氧化氮增强补充剂在保护视力方面的作用。
