学术报告: 肠道微生物菌群诱导的T细胞在青光眼中的作用

研究背景

青光眼是最常见的神经退行性疾病之一，是全球范围内导致不可逆失明的主要原因。青光眼的病理机制尚未完全明了，主要表现为视网膜神经节细胞（RGCs）及其轴突的逐步退化。虽然眼内压（IOP）升高被认为是导致神经元和视神经损伤的重要因素，但也有许多青光眼患者在有效控制IOP后仍然继续出现神经元损失和视野恶化。这表明除了压力介导的损伤外，还有其他机制在神经退行性疾病过程中起作用。一种可能的机制是压力诱导的病理生理应激可能会引发继发性的免疫或自身免疫反应，从而在初始损伤消失后依然导致RGCs和轴突损伤。

已有证据显示青光眼可能具有自身免疫成分。在青光眼患者和动物模型中发现了包括热休克蛋白（HSPs）在内的多种血清自身抗体。此外，用人类HSP27和HSP60免疫大鼠可诱导类似青光眼的神经损伤，并且IOP升高被报告导致视网膜中尤其是RGCs中HSPs的表达。因此，有研究提出青光眼中的IOP升高、HSP上调和抗HSP自身免疫反应诱导之间可能存在联系。然而，这些事件在疾病病理中的具体作用仍不清楚。

研究目的

通过使用缺乏T和/或B细胞的小鼠和适应性细胞转移模型，本文研究了短暂的IOP升高是否足以诱导T细胞浸润视网膜，继而引发长期的RGC退化。此外，研究探讨了HSPs作为T细胞响应的靶抗原在青光眼小鼠和人类青光眼患者中的作用，并研究了无共生微生物菌群环境中生长的小鼠是否会产生青光眼相关的T细胞响应及神经退行性病变。

研究流程

显微控制的实验室研究步骤包括：

1. 小鼠模型的准备和IOP的诱导：通过向C57BL/6（B6）小鼠的前房注射微珠（MB），诱导3周的IOP升高。
2. 视网膜浸润的免疫反应及细胞亚群确定：使用免疫染色和平铺视网膜标记一般T细胞标记物CD3和RGC标记物TUJ1，在MB注射的小鼠视网膜中检测到T细胞浸润，并通过免疫标记对T细胞亚群进行分析。
3. T细胞在视网膜中的功能评估：通过采用延迟型超敏反应（DTH）和ELISPOT检测T细胞对HSPs的特异性反应。
4. 无菌条件下的青光眼研究：利用无共生微生物菌群（GF）小鼠和“改变的沙氏菌群”进行对照实验，确认微生物菌群的存在对T细胞响应的影响。

研究结果

1. IOP的升高导致视网膜T细胞浸润：

   • MB注射小鼠的视网膜中观察到显著的CD4+ T细胞浸润，尤其是在IOP升高后2周。

2. T细胞在青光眼中的主要作用：

   • IOP升高诱导的RGCs退化在含有T和B细胞的正常小鼠中最为明显，而缺乏T细胞（tcrβ-/-）的小鼠表现出明显减弱的神经退行性病变。这表明CD4+ T细胞在青光眼的长期病程中起关键作用。

3. HSPs是青光眼中的靶抗原：

   • 视网膜中HSP27和HSP60的表达显著升高，MB注射小鼠以及人类青光眼患者血清中抗HSPautoantibodies上升。这些HSPs被证明是T细胞响应在青光眼中的特异性靶抗原。

4. 微生物菌群在T细胞响应中的角色：

   • 在无GSP环境中生长的小鼠未表现出青光眼相关的T细胞响应及RGCs退化，而在改良的沙氏菌群小鼠中虽然也存在微生物菌群，但其神经退化程度相对较轻。

5. 人类青光眼患者中的T细胞响应：

   • 青光眼患者（POAG及NTG）中HSP27和HSP60响应的T细胞频率显著高于健康人对照组，且血清中抗HSP抗体水平也显著升高。

研究结论与意义

这项研究首次揭示了青光眼的病程中，从IOP升高到微生物菌群诱导的T细胞响应及其对RGCs的长期退化之间的关系。研究表明青光眼不仅是一个机械压力损伤的疾病，更是一个涉及复杂免疫响应的疾病。这一发现为青光眼的诊断、预防及治疗方法的改进提供了新的视角，特别是针对T细胞介导免疫反应的干预可能成为一种有效的治疗策略。

研究亮点

• 创新点：首次在研究中展示了IOP升高直接诱导HSP特异性T细胞响应及其在青光眼神经退行性病变中的关键作用。
• 重要发现：微生物菌群在诱导青光眼中T细胞响应的必要性，暗示了环境因素在神经退行性疾病触发中的重要作用。
• 跨物种验证：通过小鼠模型和人类患者数据的结合，进一步证实了这一机制在青光眼病理中的普遍意义。

后续研究展望

未来的研究可能会聚焦于具体阐明不同T细胞亚群和对应其作用机制，以及探索干预T细胞响应的具体路径，旨在开发更具针对性的、有效的青光眼治疗方法。同时，研究微生物菌群与不同神经退行性疾病之间的关系将是一个关键的研究方向。