综述:解锁视网膜健康密码:静电、范德华力与渗透压的奇妙协同

【字体: 时间:2025年02月20日 来源:International Journal of Retina and Vitreous 2.0

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  为解决视网膜疾病相关机制及治疗难题,约旦雅尔穆克大学研究人员开展静电、范德华力与渗透压对视网膜功能影响的研究。结果发现这些力对视网膜健康意义重大,为眼科疾病治疗提供新思路,值得科研读者一读。

  
在眼睛这个神奇的 “小宇宙” 里,视网膜就像一台精密的 “图像传感器”,负责将光线转化为神经信号,让我们得以看清这个五彩斑斓的世界。然而,视网膜的健康却受到多种因素的影响,其中静电作用力、范德华力和渗透压的作用至关重要。但在这之前,科学家们对这些力在视网膜中的具体作用和相互关系却知之甚少,就像在黑暗中摸索的行者,看不清前方的道路。

为了揭开这些谜团,来自约旦雅尔穆克大学医学院临床医学科学系等机构的研究人员展开了深入探索。他们的研究成果发表在《International Journal of Retina and Vitreous》期刊上,论文题目为 “Understanding the role of electrostatic force, van der Waals force, and osmotic pressure in retinal function and barrier integrity” 。这项研究就像是为视网膜研究领域点亮了一盏明灯,让我们对视网膜的奥秘有了更清晰的认识。研究发现,这些力在维持视网膜的正常功能、保障视网膜色素上皮(RPE)与光感受器的紧密连接以及确保血 - 视网膜屏障(BRB)的完整性方面,发挥着举足轻重的作用。这一成果为眼科疾病的治疗开辟了新的道路,让我们看到了攻克视网膜疾病的新希望。

在这场探索之旅中,研究人员运用了多种技术方法。在视网膜组织工程研究方面,他们采用了框架支撑的超薄静电纺丝聚合物膜实验,这种方法就像是为移植的 RPE 细胞搭建了一座 “营养桥梁”,通过调整静电作用力来优化营养供给。同时,他们还利用了多种支架构建技术,像溶剂浇铸、微粒沥滤、相分离、冷冻干燥、微加工和静电纺丝等,这些技术为视网膜修复提供了不同的 “建筑蓝图”,帮助细胞更好地黏附和生长。

接下来,让我们一起走进他们的研究成果。

  1. 静电作用力:RPE 细胞就像一群紧密协作的 “小卫士”,它们的顶端附近有紧密连接,将细胞膜分为基底和顶端区域,这一结构对于维持细胞极性和形成血 - 视网膜屏障至关重要。RPE 细胞顶端的微绒毛与光感受器外段紧密相连,就像一个个小钩子,牢牢地抓住光感受器,不仅促进了视杆细胞的吞噬和更新,还能抵抗分离力,防止视网膜脱离。在框架支撑的超薄静电纺丝聚合物膜实验中,研究人员发现可以通过调整静电作用力来减小膜的孔径,从而优化移植到视网膜下空间的 RPE 细胞的营养供应,就像为细胞打开了一条更高效的 “营养通道”,促进细胞的保留和多细胞聚集体的形成。此外,还有一种由视杆光感受器分泌的名为 Retbindin 的蛋白质,它能通过静电作用力留在细胞间光感受器基质(IPM)中,在视觉色素再生、代谢物交换等过程中发挥着关键作用,就像一个忙碌的 “快递员”,在 RPE 和光感受器层之间传递着重要的 “物资”。
  2. 组织工程与常见眼病:组织工程在眼科疾病治疗领域展现出了巨大的潜力,就像一把神奇的 “钥匙”,有望打开治疗多种眼病的大门。角膜疾病、年龄相关性黄斑变性(AMD)和糖尿病性视网膜病变等常见眼病,都有可能通过组织工程技术得到有效治疗。例如,在角膜疾病治疗中,利用生物材料和干细胞再生角膜基质,就像为受损的角膜重新铺上一层健康的 “基石”,恢复其功能和透明度;在治疗圆锥角膜时,采用胶原交联和移植方法增强角膜强度;对于角膜缘干细胞缺乏的患者,在合适的支架结构上培养角膜缘干细胞,成功恢复了角膜上皮,改善了视力。在视网膜疾病治疗方面,科学家们致力于利用干细胞开发 RPE 贴片,用于替换受损的视网膜组织,就像为视网膜换上一块新的 “零件”,帮助视网膜重新 “工作”。此外,组织工程还在青光眼治疗、视神经再生等方面不断探索,为眼科疾病的治疗带来了新的希望。
  3. 渗透压:正常人体血浆中含有约 7g/dl 的蛋白质,其中白蛋白(分子量 69,000 Kd)是维持胶体渗透压的主要蛋白质,就像一个 “渗透压指挥官”,负责调节体内的液体平衡。渗透压在维持血 - 视网膜屏障(BRB)的完整性方面起着关键作用,它能阻止有害物质进入视网膜,同时确保营养物质的正常交换。BRB 就像一道坚固的 “城墙”,由视网膜内的微小血管和 RPE 细胞组成,分为内血 - 视网膜屏障(iBRB)和外血 - 视网膜屏障(oBRB),它们共同守护着视网膜的健康。当 RPE 受损时,会影响到视网膜下液的调节,就像城墙出现了漏洞,可能导致视网膜水肿等问题。在一些视网膜疾病中,如糖尿病性视网膜病变引起的黄斑水肿,就是因为 BRB 受损,渗透压失衡,导致液体在视网膜内积聚。
  4. 范德华力:范德华力虽然比共价键弱,但它在细胞黏附方面却有着不可忽视的作用,就像细胞间的 “隐形胶水”,默默地将细胞黏附在一起。研究人员通过对光滑弹性体或明胶球体的研究发现,范德华力可以解释这些材料之间的黏附现象。在视网膜中,RPE 细胞与光感受器之间的相互作用也可能涉及范德华力。RPE 细胞的主要功能是吞噬和重新利用光感受器的外段,以及参与视黄醛的代谢,但它却容易受到蓝光的损伤。黑色素在 RPE 细胞中具有抗氧化和保护作用,而范德华力在黑色素的聚集和保护机制中可能扮演着重要角色,就像为 RPE 细胞穿上了一层 “防护铠甲”,帮助它抵御蓝光的伤害。在组织工程构建 RPE 植入物时,通过物理表面处理利用静电、疏水、范德华力和氢键等相互作用,可以增强细胞黏附和生长,为视网膜修复提供更好的支持。
  5. 各种力对视网膜健康的影响及相关疾病:当静电作用力、范德华力和渗透压出现异常时,就像一场 “风暴” 席卷视网膜,会引发各种视网膜疾病。在糖尿病性视网膜病变(DR)中,持续的高血糖会产生晚期糖基化终产物(AGEs),它就像一个 “破坏分子”,破坏内皮细胞功能,削弱范德华力,导致 BRB 受损,血管通透性增加,液体和蛋白质渗漏到视网膜,形成黄斑水肿,还会引起视网膜缺血和新生血管形成,进一步损害视网膜。在年龄相关性黄斑变性(AMD)中,渗透压失衡和范德华力功能障碍会导致干性 AMD 中玻璃膜疣的积累,影响 RPE 的正常功能,加速视网膜退化;湿性 AMD 中,范德华力受损会导致脉络膜新生血管形成,新血管渗漏引起黄斑水肿和视网膜脱离,严重影响视力。在视网膜色素变性(RP)中,光感受器和 RPE 细胞之间的静电作用力被破坏,导致光感受器逐渐退化,无法正常进行光转导,有毒废物在视网膜中积累,最终导致视力下降。此外,视网膜静脉阻塞(RVO)、中心性浆液性脉络膜视网膜病变(CSCR)、葡萄膜炎(Uveitis)、黄斑毛细血管扩张症(MacTel)、斯塔加特病(Stargardt Disease)和视锥 - 视杆营养不良(Cone - Rod Dystrophy)等疾病,也都与这些力的异常密切相关。

总的来说,这项研究揭示了静电作用力、范德华力和渗透压在视网膜功能和屏障完整性中的重要作用,就像绘制了一幅详细的 “视网膜力地图”,让我们清楚地看到这些力在视网膜健康中的关键角色。这些发现为理解视网膜疾病的发病机制提供了新的视角,就像为研究人员打开了一扇通往疾病核心的 “大门”,有助于开发更有效的治疗策略。通过进一步研究这些力的作用机制,未来有望利用这些知识开发出个性化的治疗方法,为视网膜疾病患者带来新的希望,让他们重新看到这个美好的世界。同时,这也为眼科领域的研究指明了新的方向,激励更多的科研人员深入探索视网膜的奥秘,推动眼科医学的不断进步。

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