肉毒杆菌神经毒素A通过调节胶质细胞活化抑制眼部血管生成

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肉毒杆菌神经毒素A 脉络膜新生血管 年龄相关性黄斑变性 胶质细胞活化 Müller细胞活化 小胶质细胞活化 SOCS3

学术背景

年龄相关性黄斑变性（AMD）是导致老年人中心视力丧失的主要原因之一，尤其是在其新生血管性（NV）形式中，脉络膜新生血管（CNV）会导致快速且严重的视力丧失。目前，AMD的治疗主要依赖于抗血管内皮生长因子（anti-VEGF）药物的玻璃体内注射，尽管这些治疗显著改善了病情，但长期反复注射可能带来副作用，如血流减少和地理萎缩（GA）的加重。因此，探索新的治疗方法以解决当前治疗的局限性至关重要。

早期研究表明，视网膜中的神经元/胶质细胞与血管之间的相互作用在调控血管生成和神经营养因子的释放中起着关键作用。胶质细胞（如Müller胶质细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞）在视网膜损伤和疾病中普遍被激活，并释放促血管生成因子，如VEGF，这些因子在缺血性视网膜中是新生血管形成的主要来源。因此，研究如何通过调控胶质细胞的激活来抑制病理性血管生成具有重要的临床意义。

肉毒杆菌神经毒素A型（BoNT/A）是一种广泛应用于治疗多种神经系统疾病的药物，其通过切割突触小体相关蛋白25（SNAP-25）来抑制神经递质的释放。尽管BoNT/A在非眼部组织中的血管生成作用已有研究，但其在视网膜血管生成中的作用尚不明确。本研究旨在探讨BoNT/A是否通过调控胶质细胞的激活来抑制病理性血管生成，并揭示其潜在的分子机制。

论文来源

本论文由来自波士顿儿童医院（Boston Children’s Hospital）和哈佛医学院（Harvard Medical School）的研究团队撰写，主要作者包括Austin T. Gregg、Tianxi Wang、Lois E. H. Smith和Ye Sun。论文于2024年6月26日在线发表在《Angiogenesis》期刊上，题为《Botulinum neurotoxin serotype A inhibited ocular angiogenesis through modulating glial activation via SOCS3》。

研究流程

1. 动物模型与实验设计

研究使用了激光诱导的脉络膜新生血管（CNV）小鼠模型，该模型常用于模拟人类新生血管性AMD的血管生成过程。实验小鼠分为两组：对照组和治疗组，治疗组小鼠在激光损伤后立即接受玻璃体内注射BoNT/A，对照组则注射生理盐水。实验过程中，研究人员通过眼底荧光血管造影（FFA）、免疫组织化学和实时定量PCR等技术评估BoNT/A对CNV的抑制作用及其分子机制。

2. BoNT/A对SNAP-25的切割作用

研究人员首先通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据集分析了小鼠视网膜中BoNT/A受体和SNARE蛋白的表达情况，发现SNAP-25在视网膜神经元中广泛表达。随后，通过免疫染色证实了BoNT/A在小鼠视网膜中切割SNAP-25的能力，表明BoNT/A在视网膜中具有活性。

3. BoNT/A对病理性CNV的抑制作用

在激光诱导的CNV小鼠模型中，BoNT/A显著减少了CNV病变的面积，抑制了血管渗漏和视网膜胶质细胞的激活。通过FFA和免疫组织化学分析，研究人员发现BoNT/A治疗组小鼠的CNV病变面积减少了约32%，血管渗漏也显著减少。

4. BoNT/A对胶质细胞激活的抑制作用

研究进一步探讨了BoNT/A对视网膜胶质细胞激活的影响。通过免疫染色，研究人员发现BoNT/A显著减少了小胶质细胞和Müller胶质细胞的激活，表明BoNT/A通过抑制胶质细胞的激活来发挥其抗血管生成作用。

5. BoNT/A对SOCS3表达的诱导作用

研究人员发现，BoNT/A治疗显著诱导了SOCS3 mRNA的表达，同时抑制了VEGFA mRNA的表达。SOCS3是一种细胞因子信号抑制因子，在调控炎症反应和血管生成中起重要作用。通过使用神经元/胶质细胞特异性SOCS3缺陷小鼠，研究人员进一步证实了SOCS3在BoNT/A抗血管生成作用中的关键作用。

主要结果

  1. BoNT/A切割SNAP-25：BoNT/A在小鼠视网膜中切割了SNAP-25，表明其在视网膜中具有活性。
  2. BoNT/A抑制CNV：在激光诱导的CNV小鼠模型中，BoNT/A显著减少了CNV病变的面积和血管渗漏。
  3. BoNT/A抑制胶质细胞激活：BoNT/A显著减少了小胶质细胞和Müller胶质细胞的激活。
  4. BoNT/A诱导SOCS3表达：BoNT/A治疗显著诱导了SOCS3 mRNA的表达，同时抑制了VEGFA mRNA的表达。
  5. SOCS3在BoNT/A作用中的关键作用：在神经元/胶质细胞特异性SOCS3缺陷小鼠中，BoNT/A的抗血管生成作用显著减弱。

结论

本研究表明，BoNT/A通过诱导神经元/胶质细胞中的SOCS3表达，抑制了胶质细胞的激活，从而减少了VEGFA等促血管生成因子的释放，最终抑制了病理性血管生成。这一发现为BoNT/A作为治疗新生血管性视网膜病变的潜在药物提供了新的理论依据。

研究亮点

  1. 新颖的治疗靶点：本研究首次揭示了BoNT/A通过调控胶质细胞激活来抑制病理性血管生成的机制。
  2. SOCS3的关键作用：研究证实了SOCS3在BoNT/A抗血管生成作用中的关键作用，为未来的药物开发提供了新的方向。
  3. 潜在的临床应用：BoNT/A作为一种已广泛应用于临床的药物，其抗血管生成作用的发现为其在治疗AMD等视网膜病变中的应用提供了新的可能性。

研究意义

本研究不仅揭示了BoNT/A在抑制病理性血管生成中的新机制，还为开发新的AMD治疗方法提供了重要的理论依据。通过调控胶质细胞的激活，BoNT/A有望成为一种有效的治疗手段，减少患者对反复玻璃体内注射的依赖，改善长期治疗效果。