通过靶向cGAS-STING信号通路治疗新生血管性眼病的神经炎症干预治疗

神经病学 医学 生命科学 免疫学 眼科学
病理性血管生成 STING 髓样细胞 细胞坏死 神经炎症 免疫治疗 新生血管性眼病

Retina Microglia 在病理性血管生成中的关键角色和cGAS-STING通路的免疫治疗潜力

背景介绍

病理性血管生成常见于各种新生血管性眼科疾病中，如糖尿病视网膜病变 (Diabetic Retinopathy, DR) 和老年性黄斑变性 (Age-related Macular Degeneration, AMD) 等疾病 [1]。在这些疾病过程中，骨髓细胞，包括视网膜小胶质细胞和单核细胞衍生的巨噬细胞被激活，导致视网膜和脉络膜中的神经炎症。这些免疫细胞释放促炎因子和其他分子，刺激内皮细胞增殖和迁移，从而形成异常新生血管 [2]。目前，类固醇等非特异性的抗炎疗法被广泛应用于治疗新生血管性眼病，但其疗效有限且伴有潜在副作用的风险 [3, 4]。因此，深入研究血管生成中的免疫炎症途径并识别潜在的特异性免疫治疗靶点具有重要意义。

cGAS-STING途径近年来被发现是宿主防御中的重要固有免疫信号机制。作为关键分子，cGAS主要识别细胞质中的DNA，尤其是入侵病毒和细菌的病原体DNA，并触发下游的IRF3/IRF7或NF-κB信号，从而产生I型干扰素和其他炎性细胞因子 [5, 6]。在视网膜中，cGAS-STING途径的激活与炎症和退化有关 [7]。抑制cGAS-STING途径能缓解神经炎症引起的视网膜神经节细胞死亡 [8]。但对于这一途径在视网膜中的具体机制以及干预策略目前依然不清楚。

研究来源

研究设计 该文章由Biyan Ni、Ziqi Yang和Tian Zhou等学者共同执笔，并于2024年发表在《Journal of Neuroinflammation》期刊上 [9]。该研究团队隶属于中山大学中山眼科中心和广东省眼科视光学重点实验室。

研究流程详述

RNA-Seq数据分析

研究首先下载并重新分析了已有的RNA-Seq数据集 (GSE160306)，该数据集包含来自健康对照、糖尿病患者、非增生性糖尿病视网膜病变 (Non-Proliferative Diabetic Retinopathy, NPDR) 患者和增生性糖尿病视网膜病变 (Proliferative Diabetic Retinopathy, PDR) 患者的视网膜组织样本。通过DESeq2软件 (v1.30.1) 进行差异基因表达分析，并进行基因本体论 (GO) 富集分析和基因集合富集分析 (GSEA) [11]。

动物模型建立

该研究使用了来自Jackson实验室的STING缺失型鼠 (STINGgt) 和购买自GenPharmatech公司的C57BL/6J鼠，分别建立了激光诱导的脉络膜新生血管 (CNV) 模型和氧诱导视网膜病变 (OIR) 模型。具体实验方法包括使用532 nm波长的氩激光进行光凝破裂Bruch膜，及氧护理箱制造OIR模型 [12, 13]。

细胞分离及单细胞RNA测序分析

经过机械破碎和酶解后，通过EasySep CD11b+细胞分离工具从视网膜和脉络膜组织中分离出骨髓细胞，并进行RNA测序数据分析 [13]。此外，细胞培养实验在低氧条件下进行，以观察不同条件下的细胞反应。

多种实验方法结合

该研究采用了多种实验技术，比如定量PCR、Western Blot、免疫荧光 (IF) 染色、苏木精-伊红 (H&E) 染色以及TUNEL分析，以探讨cGAS-STING通路在小胶质细胞、巨噬细胞中的具体机制和影响 [14]。

实验结果详述

cGAS-STING通路在PDR患者的视网膜中显著上调

RNA-Seq数据显示，PDR患者中的cGAS和STING基因表达显著上调，与视网膜新生血管形成过程密切相关。

cGAS-STING通路在CNV和OIR小鼠模型中被激活

Western Blot和免疫荧光染色结果表明，在CNV和OIR模型中，cGAS-STING信号通路在血管生成过程中显著活化，且主要集中在骨髓细胞（如小胶质细胞和巨噬细胞）中。

STING缺失小鼠显著减轻病理性血管生成

利用STING缺失型小鼠模型，该研究还发现，缺失STING的鼠在病理性血管生成的多个模型（如CNV和OIR）中表现出较小的血管新生区域和更少的炎症反应。这表明STING活化在病理性血管生成过程中起到关键作用。

结合VEGF和STING抑制剂的治疗效果

进一步的研究显示，将STING抑制剂（如c-176和sn-011）与抗VEGF治疗相结合，可以显著增强抗血管生成效果。这一发现提出了将免疫治疗与抗VEGF治疗相结合的潜力，能显著提高对新生血管性眼科疾病的治疗效果。

研究结论及意义

本研究为cGAS-STING通路在病理性血管生成中的关键作用提供了有力证据，表明通过靶向cGAS-STING信号轴，以c-176或sn-011为代表的STING抑制剂，能够显著抑制与小胶质细胞和巨噬细胞坏死性焦亡相关的神经炎症和病理性血管生成。此外，结合抗VEGF的治疗方案提供了更好地解决新生血管性眼科疾病的方法。

亮点及创新之处

  1. 发现关键病理机制：本研究首次系统揭示了cGAS-STING通路在视网膜小胶质细胞中的关键角色。
  2. 治疗策略创新：提出了结合STING抑制剂和抗VEGF的免疫治疗新方法，有望提高新生血管性眼病的治疗效果。
  3. 实验设计严谨：多种模型和实验方法结合，使得研究结论具有较高的可信度和应用前景。

其他有价值的信息

研究还展示了STING在不同分子水平（如基因、蛋白质）上的调控机制和潜在的反馈回路，提示未来可以进一步探究这些通路的精细调控机制，为抗炎治疗提供新的靶点。

结论

此研究表明，通过靶向cGAS-STING通路，我们可以有效地抑制小胶质细胞介导的神经炎症和病理性血管生成。这为新生血管性眼科疾病的免疫治疗提供了新的思路，并具有广泛的临床应用前景。