孕酮在视神经损伤后调控小胶质细胞激活保护神经节细胞的研究

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视神经损伤的病理基础是视网膜神经节细胞(Retinal ganglion cells,RGCs)的凋亡,导致视觉功能不可逆的损害。小胶质细胞作为视网膜中一种重要的免疫细胞,在正常状态下,以分枝状的形态维持视网膜的动态平衡。在受到外界炎症刺激后被激活,变为阿米巴样,分化为促炎(M1)和抗炎(M2)两种细胞表型,吞噬并清除凋亡的神经元,发挥炎症抑制、组织重塑和免疫调节的作用。但是,过度激活的小胶质细胞也会异常吞噬濒临死亡的神经元,对神经系统造成二次损伤。调控小胶质细胞的激活表型,能够减缓视网膜神经节细胞的凋亡,预防小胶质细胞对神经系统的继发性损伤,有利于视觉功能的恢复。孕酮作为一种具有较多功效的高潜力药物,对受损的中枢和外周神经系统具有神经保护作用,能够通过抑制有害小胶质细胞的激活,保护光感受器。为了进一步探索孕酮在视神经损伤后对RGC的保护作用机制,本研究利用视神经损伤模型(Optic nerve crush,ONC),通过小胶质细胞特异性表达绿色荧光蛋白的转基因小鼠和共聚焦成像技术来研究孕酮对视网膜小胶质细胞的影响。同时,采用高通量测序分析方法确定小胶质细胞相关基因的表达变化,并选择性消除M1型小胶质细胞/巨噬细胞进一步确定小胶质细胞在视神经损伤修复过程中的作用。本研究观察了ONC后3 d和7 d孕酮对视网膜的影响。组织形态学染色发现,孕酮显著抑制了视网膜神经节细胞层(Ganglion cell layer,GCL)细胞的凋亡和星形胶质细胞的增殖,但是对单个神经元形态的修复效果不明显。共聚焦成像结果显示,ONC后视网膜内小胶质细胞密度显著增加,GCL小胶质细胞变为阿米巴样且呈放射状排列于视网膜中央部。孕酮在ONC后3 d时虽然能够减少小胶质细胞的密度,但差异不显著;在ONC后7 d能够极显著抑制GCL和内网状层(Inner plexiform layer,IPL)小胶质细胞密度的增加(P<0.01)。骨架化分析结果显示,IPL小胶质细胞的形态在ONC后3 d开始产生变化,孕酮在ONC后3 d开始促进细胞突起的恢复,在ONC后7 d显著作用于细胞突起长度的变化;OPL小胶质细胞的突起总数目和突起总长度在ONC后7 d发生显著性变化,孕酮仅在ONC后3 d对中央部的细胞突起长度变化有显著影响。而且,小胶质细胞密度与突起总数目和总长度的变化高度负相关。高通量测序分析结果显示,孕酮处理能够调控ONC后7 d小胶质细胞趋化因子受体、增殖和炎症相关因子的变化;荧光定量PCR结果显示,孕酮处理后M1表型基因的表达量显著下调,而M2表型基因的表达量则显著上调。初步推断孕酮能够通过抑制视网膜小胶质的激活和调控小胶质细胞的分型来防止视网膜的继发性损伤。为了进一步确定孕酮对RGC的保护机制,我们在ONC后使用氯化钆(Gadolinium chloride,GdCl3)选择性消除M1型小胶质细胞/巨噬细胞。结果显示,消除M1型小胶质细胞对视网膜内小胶质细胞密度变化的抑制效果和孕酮处理基本一致,而且GdCl3在ONC后7 d还能够显著抑制IPL小胶质细胞突起总端点数和总长度的减少。通过对小胶质细胞表型基因表达量的分析发现,GdCl3能够显著抑制M1表型基因的表达,并提高M2表型基因的表达。因此,ONC后消除M1型小胶质细胞有利于调控小胶质细胞的增殖和形态变化,从而达到保护RGC的效果,进一步确定了孕酮对RGC的保护作用是通过对小胶质细胞的调控来实现的。综上所述,孕酮能够抑制ONC后小胶质细胞的激活,通过对小胶质细胞的增殖、形态变化和细胞分型等方面的调控,实现对RGC的保护作用,从而减缓视觉系统功能的丧失,为眼疾病的治疗提供一定的参考依据。
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