NRR:中国复旦大学脑科学研究院王中峰课题组的研究为减轻青光眼视网膜神经节细胞损伤提供新思路
撰文:苗艳颖,王中峰
青光眼是一种不可逆性的神经退行性眼病,具有视野缺损和视神经头病变的临床特征,其根本原因是视网膜神经节细胞的丢失。视网膜胶质细胞微环境对视网膜神经节细胞的存活具有重要作用[1]。在青光眼患者和实验性青光眼动物模型中均可见视网膜Müller胶质细胞内向整流钾通道Kir4.1的表达和功能下调,这是诱导Müller胶质细胞激活和神经胶质细胞相互作用的关键步骤[2-5]。但是目前青光眼病理状态下,如何调控Kir4.1通道使其发挥神经保护作用,尚不清楚。Kir4.1的磷酸化可能是导致Kir4.1蛋白表达减少的关键因素,而干预Kir4.1位点磷酸化并保持Kir4.1表达的稳定性可能是减弱Müller胶质细胞活化的有效策略,从而改善青光眼中的视网膜神经节细胞损伤。
中国复旦大学脑科学研究院王中峰课题组在《中国神经再生研究(英文)》发表“Overexpression of the inwardly rectifying potassium channel Kir4.1 or Kir4.1 Tyr9Asp in Müller cells exerts neuroprotective effects in an experimental glaucoma model”的研究,其发现在实验性青光眼大鼠模型中,过表达Kir4.1和突变Kir4.1第9位酪氨酸可减弱Müller胶质细胞激活,并通过ATP/P2X受体途径减轻胶质细胞间的相互作用,减少视网膜神经节细胞的凋亡。该结果为调控Müller胶质细胞,进而减轻青光眼视网膜Müller胶质细胞激活和视网膜神经节细胞损伤提供了新的思路,也为青光眼的临床治疗提供了新的策略。
视网膜胶质细胞的激活在青光眼视网膜神经节细胞损伤中发挥重要作用。Kir4.1表达和功能的下调是青光眼视网膜Müller胶质细胞激活的主要原因,王中峰等既往研究已发现,在实验性青光眼视网膜中,Müller胶质细胞的激活是由I型代谢型谷氨酸受体(Group I metabolic glutamate receptors,mGluR I)介导的Müller胶质细胞Kir电流以及Kir4.1蛋白表达的下调引起[2]。此次实验首先构建了含有不同突变位点的Kir4.1慢病毒表达载体,然后在mGluR I的激动剂DHPG处理以激活Müller胶质细胞的离体及在体模型中,过表达Kir4.1和突变Kir4.1第9位酪氨酸,发现可抑制Müller胶质细胞的激活(图1)。提示在慢性高眼压实验性青光眼视网膜Müller胶质细胞Kir4.1下调和细胞激活过程中,Kir4.1的第9位酪氨酸可能是功能性调控位点。接着在眼前房注射微磁珠建立的大鼠慢性高眼压动物模型中,发现过表达Kir4.1和Kir4.1 Tyr9Asp突变可通过抑制Müller胶质细胞激活、调控Bax/Bcl-2的平衡和减少视网膜神经节细胞凋亡而产生神经保护作用(图2)。由视网膜激活的胶质细胞介导的神经炎症是导致青光眼视网膜神经节细胞损伤的重要原因。进而在Müller胶质细胞和小胶质细胞共培养系统中研究了Müller胶质细胞Kir4.1过表达和Kir4.1 Tyr9Asp突变对促炎因子释放的调控作用,发现其机制是减少Müller胶质细胞来源的ATP浓度,通过减弱ATP/P2X受体通路抑制小胶质细胞的激活,同时通过抑制MYD88/IRAK1/TRAF6/NF-κB p65信号通路降低小胶质细胞促炎因子的合成和释放(图3)。小胶质细胞促炎细胞因子的释放减少将减弱小胶质细胞和Müller胶质细胞之间的相互作用,进一步抑制视网膜的炎症反应。这些结果提示,调控Müller胶质细胞Kir4.1可能是青光眼临床治疗的一个重要的新靶点。
图1 过表达Kir4.1和突变Kir4.1第9位酪氨酸抑制Müller胶质细胞的激活
图2 过表达Kir4.1和突变Kir4.1第9位酪氨酸减少慢性高眼压大鼠视网膜神经节细胞凋亡
图3 过表达Kir4.1和突变Kir4.1第9位酪氨酸通过抑制Müller胶质细胞炎症因子释放及调控与小胶质细胞的互作机制
总之,该研究结果为调控Müller胶质细胞,进而减弱青光眼视网膜Müller胶质细胞激活和视网膜神经节细胞损伤提供了新的思路,也为临床治疗青光眼提供了新的策略。
由于动物模型和实验方法的局限性,本研究工作还存在一些不足之处。为精确分析过表达Kir4.1和Kir4.1 Tyr9Asp突变对Müller胶质细胞和小胶质细胞激活和炎症细胞因子合成和释放的影响及机制,以及对2类胶质细胞相互作用的影响及机制,此次实验是在纯化培养的胶质细胞上进行的。尽管这些方法是研究视觉科学研究的常用手段,但存在一定的局限性,用这些方法得到的结果可能与在体高眼压情况下的变化有一定的偏差,这需要在后续的工作中在高眼压模型上进行进一步的验证。
原文链接:https://doi.org/10.4103/NRR.NRR-D-24-00461
参考文献
[1] Miao Y, Zhao GL, Cheng S, et al. Activation of retinal glial cells contributes to the degeneration of ganglion cells in experimental glaucoma. Prog Retin Eye Res. 2023;93:101169.
[2] Ji M, Miao Y, Dong LD, et al. Group I mGluR-mediated inhibition of Kir channels contributes to retinal Müller cell gliosis in a rat chronic ocular hypertension model. J Neurosci. 2012;32(37):12744-12755.
[3] Gao F, Li F, Miao Y, et al. Group I metabotropic glutamate receptor agonist DHPG modulates Kir4.1 protein and mRNA in cultured rat retinal Müller cells. Neurosci Lett. 2015;588:12-17.
[4] Gao F, Li F, Miao Y, et al. Involvement of the MEK-ERK/p38-CREB/c-fos signaling pathway in Kir channel inhibition-induced rat retinal Müller cell gliosis. Sci Rep. 2017;7(1):1480.
[5] Francke M, Pannicke T, Biedermann B, et al. Loss of inwardly rectifying potassium currents by human retinal glial cells in diseases of the eye. Glia. 1997;20(3):210-218.