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陈波团队发现视力损失的关键调控蛋白,为恢 [复制链接]

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视网膜神经节细胞(RGC)是将视觉信息从视网膜传输到大脑的唯一输出神经元。多种损伤和病理状态会导致RGC胞体和轴突退化,导致不可逆的视力丧失。一个基本问题是,操纵RGC存活的关键调节器是否可以保护RGC免受各种损伤和病理状态的影响,并最终保护视力,不是很清楚。

年7月22日,西奈山伊坎医学院陈波(音译,ChenBo)在团队在Cell在线发表题为“PreservationofvisionafterCaMKII-mediatedprotectionofretinalganglioncells”的研究论文,该研究报告说CaMKII-CREB信号在RGC胞体的兴奋性毒性损伤或RGC轴突的视神经损伤后受到损害,并且该通路的重新激活有力地保护了RGC免受这两种损伤。CaMKII活性还促进了正常视网膜中RGC的存活。此外,在两种青光眼模型中,CaMKII的重新激活可保护RGC,其中RGC因眼内压升高或遗传缺陷而退化。最后,CaMKII重新激活在体内保护长距离RGC轴突投射并保留视觉功能,从视网膜到视觉皮层,以及视觉引导行为。

年8月15日,西奈山伊坎医学院陈波(音译,ChenBo)在团队在Nature在线发表题为“Restorationofvisionafterdenovogenesisofrodphotoreceptorsinmammalianretinas”的研究论文,该研究在β-连环蛋白的基因转移后,细胞周期重新激活的Müller胶质细胞(MG)可以通过随后对杆状细胞命运规范和确定必不可少的转录因子的基因转移进行重新编程,以产生杆状光感受器。MG衍生的视杆在Gnat1rd17Gnat2cpfl3双突变小鼠(一种先天性失明模型)中恢复了视觉反应。总之,该研究结果提供了哺乳动物视网膜中杆状光感受器从头MG衍生的起源后视力恢复的证据。

视觉信息通过视神经从眼睛传输到大脑中更高的处理中心,视神经是一束从视网膜输出神经元中出现的轴突:视网膜神经节细胞(RGC)。RGC的丢失是导致各种病理状态下视力障碍和失明的主要原因。一些情况会伤害RGC,包括兴奋性毒性和视网膜缺血,而其他情况会伤害RGC轴突,包括视神经横断、压迫、颅内高压和青光眼。事实上,青光眼是全球不可逆转的视力损害的主要原因,估计年将影响万人,年将影响1.12亿人。

RGC损伤后恢复视力的主要障碍是轴突不能再生。事实上,一个未满足的临床需求是缺乏有效的神经保护方法来保护RGC及其功能。需要早期神经保护治疗以防止视网膜缺血和兴奋性毒性高危个体的急性和大量RGC丧失。尽管接受了降低眼压的治疗,但仍有很大一部分青光眼患者仍需进行RGC神经保护干预。重要的是,对于外伤性视神经损伤患者,促进RGC存活是再生视网膜大脑连接的潜在努力的先决条件。一种理想的治疗方法是确定一个通用目标,如果存在的话,可以有效地保护RGC体细胞和轴突免受广泛的病理条件下的各种伤害。

钙(Ca2+)是一种高度通用的细胞内信号,负责调节一系列细胞过程。Ca2+稳态的丧失,通常以细胞质增加的形式出现,导致细胞损伤。事实上,异常Ca2+激活与刺激毒性和视神经损伤等损伤后的RGC死亡有关。Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II(CaMKII)是Ca2+信号转导的中心协调者和执行者。以前的研究主要依赖于CaMKII的化学抑制,产生了关于CaMKII在细胞存活中的作用的相互矛盾的结果。例如,在某些条件下,CaMKII抑制保护RGC免于兴奋性毒性细胞死亡,而在其他条件下,它可能诱导神经元过度兴奋和细胞凋亡。CaMKII在生理和病理条件下调节RGC存活的确切作用尚不清楚。

在这项研究中,使用多种损伤/疾病模型检查了CaMKII及其信号在调节RGC存活中的作用。该研究进一步测试了在RGC中靶向操作CaMKII是否可以在体内保留功能性视力。该研究发现对RGC胞体的兴奋性毒性损伤或对RGC轴突的视神经损伤导致RGC中CaMKII及其下游靶标CREB(cAMP反应元件结合蛋白)失活。

有趣的是,CaMKII或CREB的重新激活有力地保护了RGC免受这两种伤害。此外,CaMKII介导的RGC保护减缓了青光眼诱导和遗传动物模型中的疾病进展。最后,该研究选择了兴奋性毒性模型来测试CaMKII介导的功能恢复,因为兴奋性毒性涉及多种眼部病变,包括视网膜或脉络膜血管闭塞引起的缺血、青光眼和糖尿病性视网膜病变。CaMKII重新激活不仅可以挽救RGC胞体,还可以保护从视网膜到大脑中视觉中继中心的长距离RGC轴突投射。重要的是,CaMKII介导的RGC保护保留了整个视觉通路中的功能性视觉,视网膜和大脑中初级视觉皮层的视觉反应显著改善以及视觉引导行为证明了这一点。该研究结果首次提供了体内证据,表明CaMKII是正常和患病视网膜中RGC存活的关键调节剂,并且可能是在以RGC退化为典型特征的各种病理条件下保持视力的有希望的治疗靶点。

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