编辑推荐:
研究人员为探究 NMO-IgG 诱导视网膜病变机制,开展相关研究,发现其可致原发性视网膜损伤,为治疗提供新靶点。
在神经免疫领域,视神经脊髓炎谱系障碍(Neuromyelitis Optica Spectrum Disorder,NMOSD)一直是个棘手的难题。NMOSD 是一种主要由针对水通道蛋白 4(Aquaporin 4,AQP4)的自身抗体(NMO-IgG)驱动的神经免疫疾病,患者常常遭受视神经和脊髓受损的痛苦。然而,关于
NMO-IgG 诱导视网膜病变的机制却一直迷雾重重。此前研究虽发现 AQP4 在视网膜穆勒细胞(Müller cells)中高表达,但 NMO-IgG 究竟如何与之相互作用并引发视网膜炎症,尚未明确。而且,临床研究中也难以判断 NMOSD 患者视网膜病变是原发性的,还是由视神经病变继发而来。为了揭开这些谜团,中国人民解放军总医院等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Journal of Neuroinflammation》上,为理解 NMOSD 视网膜病变机制和开发新疗法带来了新曙光。
研究人员为了开展此项研究,运用了多种关键技术方法。首先,从临床患者获取样本,收集了 4 名健康对照者和 4 名 AQP4-IgG 血清阳性的 NMOSD 患者的血液样本,纯化出 NMO-IgG 和健康对照 IgG(HC-IgG)。然后,采用动物实验,将 6 - 8 周龄的雌性 C57BL/6 小鼠作为实验对象,对小鼠进行玻璃体内注射。同时,运用光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography,OCT)、闪光视觉诱发电位(Flash Visual Evoked Potential,f-VEP)、视网膜电图(Electroretinography,ERG)等技术评估视网膜功能变化。还利用实时荧光定量 PCR(Real-time Fluorescence Quantitative PCR,RT-qPCR)和免疫荧光分析等手段,从分子和细胞层面探究相关机制。
研究结果如下:
- NMO-IgG 诱导视网膜 AQP4 丢失:玻璃体内注射 NMO-IgG 后,免疫荧光显示其在视网膜沉积,尤其在血管周围,同时穆勒细胞中 AQP4 表达显著降低,但视神经中 AQP4 表达无变化。这表明 NMO-IgG 可特异性作用于视网膜,影响 AQP4 表达。
- 引起视网膜血管渗漏和厚度改变:通过 Evans Blue 实验发现,NMO-IgG 注射 7 天后,视网膜血管出现渗漏,且部分在 14 天后仍未完全恢复。OCT 和 H&E 染色结果显示,注射 7 天后视网膜厚度增加,特别是视网膜神经纤维层(Retinal Nerve Fiber Layer,RNFL)、内丛状层(Inner Plexiform Layer,IPL)和外丛状层(Outer Plexiform Layer,OPL),到 21 天时 RNFL 厚度又显著下降。
- 导致 RGC 损失和视觉功能障碍:免疫荧光染色显示,注射 21 天后 NMO-IgG 组视网膜神经节细胞(Retinal Ganglion Cells,RGCs)密度明显降低。ERG 和 f-VEP 检测结果表明,随着时间推移,NMO-IgG 组视网膜功能逐渐受损,b 波振幅下降等,证实了 NMO-IgG 会影响视网膜功能,进而导致视觉障碍。
- 小胶质细胞炎症参与视网膜病变:NMO-IgG 处理穆勒细胞系 MIO-M1 后,AQP4 表达下降,补体 C3 mRNA 表达升高。体内实验发现,NMO-IgG 注射后小胶质细胞被激活,形态发生改变,iNOS 表达增加。利用 CSF1 受体拮抗剂 PLX3397 清除小胶质细胞后,显著减轻了 NMO-IgG 诱导的 RGC 损失,说明小胶质细胞在 NMO-IgG 诱导的视网膜病变中起重要作用。
- 穆勒细胞来源的补体 C3 激活小胶质细胞:RT-qPCR 和免疫荧光染色显示,NMO-IgG 注射后,视网膜中补体 C3 表达在第 7 天达到峰值,且主要由穆勒细胞产生。这表明 NMO-IgG 诱导 AQP4 内化后,会促使穆勒细胞产生补体 C3,进而激活小胶质细胞。
- 小胶质细胞的 C1q 对 RGCs 具有神经毒性:在 NMO-IgG 处理的视网膜中,C1q mRNA 水平在第 7 天显著升高,且小胶质细胞中可检测到 C1q 蛋白。体外实验表明,C1q 可诱导 RGCs 损伤,而 C1q 中和抗体 ANX005 能减轻这种损伤,说明小胶质细胞产生的 C1q 在 NMO-IgG 诱导的视网膜病变中对 RGCs 具有神经毒性。
研究结论和讨论部分指出,NMO-IgG 通过补体非依赖途径诱导原发性视网膜病变,小胶质细胞激活在其中起关键作用。穆勒细胞来源的补体 C3 是小胶质细胞释放 C1q 的上游因子,限制小胶质细胞激活有望成为治疗 NMO-IgG 诱导视网膜病变的新靶点。不过,该研究也存在一些局限性,如 NMO-IgG 在视网膜的长期影响尚不明确,实验结果无法完全排除星形胶质细胞的作用等。但总体而言,这项研究为理解 NMOSD 视网膜病变机制提供了重要依据,为后续治疗策略的开发指明了方向,对推动神经免疫疾病治疗的发展具有重要意义。
下载安捷伦电子书《通过细胞代谢揭示新的药物靶点》探索如何通过代谢分析促进您的药物发现研究
10x Genomics新品Visium HD 开启单细胞分辨率的全转录组空间分析!
欢迎下载Twist《不断变化的CRISPR筛选格局》电子书
单细胞测序入门大讲堂 - 深入了解从第一个单细胞实验设计到数据质控与可视化解析
下载《细胞内蛋白质互作分析方法电子书》