NRR:中国香港理工大学谭少英博士团队构建特异性抗体引发的视神经脊髓炎谱系疾病相关性视神经炎动物模型并揭示其病理和功能动态变化特征
撰文:杨夏寅、尧诗琦、陈浩龙、谭少英
视神经脊髓炎谱系疾病相关性视神经炎 (Neuromyelitis optica spectrum disorder-related
optic neuritis, NMOSD-ON) 是视神经脊髓炎谱系疾病(Neuromyelitis optica spectrum disorder,NMOSD)的主要类型[1],预后不良,可遗留严重的永久性视觉功能损伤 [1, 2]。此类疾病的发生发展过程中涉及全身免疫系统和中枢神经系统多种炎症和细胞的参与,其致病机制被认为是水通道蛋白4(Aquaporin 4,
AQP4)的特异性抗体(AQP4-IgG)与星形胶质细胞树突上的膜蛋白水通道蛋白4相结合,引起免疫细胞浸润并引发星形胶质细胞破坏和少突胶质细胞崩解,进而造成脱髓鞘病变 [1, 3]。
然而,既往针对视神经脊髓炎谱系疾病机制的研究多数通过脊髓或颅脑动物模型实现,尤其需要提前激发动物的全身免疫反应,更无法清晰描绘特异性抗体独立引发的免疫反应过程 [4]。因此,构建由特异性抗体引发的针对性的视神经炎动物模型是研究视神经脊髓炎谱系疾病相关性视神经炎的基础,从而进一步探究其病理和功能的动态变化特征,深入揭示此类疾病的致病机制。
中国香港理工大学谭少英团队在《中国神经再生研究(英文)》(Neural Regeneration Research)发表的最新研究中,将AQP4-IgG精准地注射至小鼠视神经后段,诱发特异性的视神经炎症反应,从而获得了更具代表性的视神经脊髓炎谱系疾病相关性视神经炎小鼠模型。随后,从组织学和功能上动态描绘了炎症诱导后1个月内疾病的发展过程。结果发现,第1周内星形胶质细胞即被破坏,其特征包括水通道蛋白4和胶质纤维酸性蛋白丢失、小胶质细胞活化以及小胶质细胞相关细胞因子上调。从第2周开始,视神经脱髓鞘的迹象以及轴突纤维和视神经节细胞体受损明显。视觉诱发电位和暗适应阈值正波反应均显示视觉通路和视网膜功能障碍,光学相干断层扫描显示,活体小鼠的视网膜神经纤维层变薄。该研究动态描绘了特异性抗体所引发的视神经脊髓炎谱系疾病相关性视神经炎的发生发展过程,揭示了各阶段病理变化的关键时间点,并将组织学和分子学变化与活体结构和功能退化相关联,这为视神经脊髓炎谱系疾病相关性视神经炎的进一步研究奠定了重要基础。杨夏寅为文章第一作者,谭少英博士为通讯作者。
谭少英等首先将AQP4-IgG精准地注射至小鼠视神经后段,诱发特异性的视神经炎症反应,获得更具代表性的视神经脊髓炎谱系疾病相关性视神经炎小鼠模型。利用光学相关断层扫描技术(Optical coherence
tomography, OCT)、视觉诱发视电位(Visual evoked potential, VEP)和视网膜电图(Electroretinogram,
ERG)对模型动物进行视网膜神经纤维层结构变化和视觉功能为期1个月的追踪评估。同时,对视神经和视网膜的组织病理学、细胞学和分子学进行探查,揭示疾病发展各阶段的病理机制。
结果表明,视神经脊髓炎谱系疾病相关性视神经炎发病初期(1周内)发生水通道蛋白4丢失,星型胶质细胞破坏,小胶质细胞激活,炎症因子富集,中晚期(2周后)继发少突胶质细胞崩解和视神经轴突脱髓鞘,引起视神经纤维及神经元胞体的破坏,导致视网膜和全视觉通路电传导功能下降。
该研究通过向视神经直接注射AQP4-IgG,成功避免了既往系统性造模所伴发的干扰因素,更清晰地展示了AQP4-IgG在疾病发展中的直接作用。此外,相较于既往系统性模型,该研究成功在活体动物上展现了视神经脊髓炎谱系疾病相关性视神经炎所导致的视网膜病变动态特征,更直观地体现疾病过程中视网膜的组织学和功能变化。同时,该研究清晰地描绘了疾病发展的完整时序,揭示了各阶段病理变化的关键时间点。
基于此项研究成果,未来研究可进一步探讨视神经脊髓炎谱系疾病相关性视神经炎病变过程中各相关蛋白质和细胞类型之间的相互作用关系,更可通过延长观察期探究疾病恢复期的关键特征和机制,探寻关键治疗时机及靶点,为疾病治愈提供可能。
原文链接:https://doi.org/10.4103/NRR.NRR-D-24-00898
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