视网膜再生的细胞来源与Müller细胞去分化机制

视网膜的损害会导致人类严重的视觉障碍。一些非哺乳类脊椎动物的视网膜具有自发旺盛的再生能力,研究显示,该修复过程在不同种属动物中涉及多种来源的再生种子细胞。Müller细胞作为视网膜内主要的支持细胞,在多种动物的研究中均发现它能去分化转变为视网膜神经祖细胞参与损伤修复。近几年来,Müller细胞去分化过程的分子机制与相关信号途径研究取得了新的进展。本文就视网膜再生的细胞来源与Müller细胞去分化机制作一综述。

Müller细胞重编程参与视网膜再生研究进展

Müller细胞是视网膜主要的神经胶质细胞,对于维持视网膜稳态有重要作用。视网膜损伤后,斑马鱼Müller细胞可以通过重编程进入细胞周期增生并分化为神经元,促进视网膜完成再生修复。高等动物Müller细胞的这一能力几乎消失,导致视网膜损伤后神经元无法再生,最终造成视功能减退,甚至丢失。研究发现,虽然视网膜损伤后Müller细胞重编程过程在高等动物中不能自发激活,但可以通过诱导增强其重编程能力并实现其向神经元的转分化。这种神经元再生潜能使Müller细胞在高等动物视网膜修复再生中极有应用前景。本文围绕Müller细胞转分化为神经元的最新研究进展,从Müller细胞起源及生理病理状态、重编程机制、哺乳动物Müller细胞向神经元转分化的诱导方式、限制Müller细胞转分化为神经元的因素4个方面展开,并对Müller细胞重编程参与视网膜再生的优势与前景以及目前存在的问题进行总结。

哺乳动物视网膜再生相关的重要分子网络

视网膜米勒细胞(Müller glia,MG)原位重编程为神经元是哺乳动物视网膜再生的主要事件,但这种再生能力是有限的。如何激活这个内源性机制一直是要解决的难题,主要涉及:信号通路分子(Wnt-β-catenin和Hippo-YAP)、miRNA与REST复合体(miR-124/miR-9和Ctdsp1)和转录因子(Lin28,Ascl1和Ptbp1)这三个方面,本文绘制这些分子的作用网络,为未来探索其他分子在视网膜再生的作用提供有用靶点。

骨髓间充质干细胞对成年大鼠视网膜节细胞再生的影响

目的:探讨骨髓间充质干细胞(MSCs)对受损成年大鼠视网膜节细胞(RGCs)轴突再生的影响。方法:切断大鼠视神经,缝接自体坐骨神经(AG)。动物分对照组、AG+MSCs组、AG+MSCs+tPNS(三七总皂苷)组。各组动物存活3、4周,用粒蓝逆行标记再生的RGCs,荧光镜下观察视网膜平铺片中再生RGCs的数量变化。免疫组化检测MSCs在玻璃体内的分化。结果:动物存活3、4周,再生的RGCs数目实验组与对照组有显著性差异。AG+MSC组和AG+MSCs+tPNS组,存活的细胞表达Vimentin、NF和GFAP,Laminin无表达。结论:玻璃体植入MSCs可促进受损伤的视网膜节细胞轴突再生。

福斯可林和3-异丁基-1-甲基黄呤嘌对成年金黄地鼠视网膜节细胞再生的影响

目的 :探讨福斯可林 (forskolin)或 /和 3 异丁基 1 甲基黄呤嘌 (IBMX)玻璃体内注射对视网膜节细胞再生的作用。材料和方法 :采用逆行示踪标记术 ,研究外周神经缝接的对照组和外周神经缝接后 ,玻璃体内注射forskolin和 /或IBMX的实验组视网膜节细胞再生情况。结果 :(1 )对照组 (AG)术后 4、6周 ,每个视网膜再生的节细胞数分别为 :1 2 60± 1 3 7个和 95 7± 1 75个 ;(2 )在上述两个时间点上各实验组每个视网膜再生的节细胞数分别为 :①forskolin组 (AG +F) :1 80 3± 64 8个和 1 0 68± 3 88个 ;②IBMX组 (AG +I) :2 2 84± 1 0 0 5个和 1 0 0 2± 1 5 7个 ;③forskolin和IBMX联合应用组 (AG +I+F) :480 4± 3 75个和 3 1 61± 60 5个 ;其中 ,AG +I+F组同AG ,AG +F ,AG +I组相比在这两个时间点上均存在显著性差异 (P <0 .0 0 1 )。结论 :研究结果提示联合应用forskolin和IBMX可大幅提高视网膜节细胞的再生。

视网膜修复及再生过程中干细胞及其衍生细胞行为学特性的研究现状

近年来各种来源的干细胞、祖细胞和前体细胞在视网膜组织修复及再生研究中的应用倍受瞩目。研究发现,视网膜干细胞、视网膜祖细胞和前体细胞、骨髓干细胞、胚胎干细胞和脑源性神经干细胞都有增殖和分化成视网膜神经细胞的能力,并且在损伤条件下这类细胞能够参与视网膜的修复和再生过程。视网膜色素上皮细胞和M櫣ller细胞具有的转分化能力也使之可能成为视网膜修复和再生的另一来源。

CPT-环磷酸腺苷对视网膜节细胞再生的影响

目的 探讨玻璃体内插入外周神经和玻璃体内注射CPT 环磷酸腺苷对轴突损伤的视网膜节细胞再生的影响。 方法 2 0只成年金黄地鼠随机分 4组 ,每组 5只。切断视神经 (ON)并缝接坐骨神经为再生对照组(attachedgraft,AG) ;ON切断并缝接坐骨神经后再于玻璃体内注射CPT cAMP和 或插入一小段自体坐骨神经 (SN)为实验组。采用逆行示踪标记术 ,观察视网膜平铺片节细胞数。 结果 1 对照组 (AG) ,视网膜再生的节细胞数为 :142 8± 2 84个 ;2 外周神经组 (AG +SN) :每个视网膜再生的节细胞平均数为 2 2 2 0± 415个 ;3 CPT cAMP组 (AG+cAMP) :每个视网膜再生的节细胞平均数为 2 175± 36 4个 ;4 外周神经和CPT cAMP联合组 (AG +cAMP +SN) :每个视网膜再生的节细胞平均数为 42 5 5± 82 0个 ;其中 ,AG +SN、AG +CPT组同AG组相比存在差异显著性 (P <0 0 1) ;AG +CPT +SN组同AG、AG +CPT和AG +SN组相比均有差异显著性 (P <0 0 1)。 结论 研究结果提示玻璃体内注射CPT +cAMP或联合应用外周神经和CPT cAMP可大幅提高受损视网膜节细胞的再生。

诱导多功能干细胞在视网膜再生医学中的应用

诱导多功能干细胞（induced pluripotent stem cell,iPSC）是由4个转录因子与成体细胞基因组进行重组诱导出的一种全能分化型干细胞.多种疾病会导致视网膜的结构或功能受损,可利用iPSC的增生分化能力使视网膜再生.在视网膜再生医学领域,iPSC的研究热点集中在：供体细胞、转录因子及转录载体的选择、诱导分化机制的研究、iPSC向视网膜不同类型细胞分化的诱导途径以及诱导出的视网膜色素上皮细胞和光感受器细胞的移植方法.但在目前关于iPSC的研究中仍存在定向诱导分化效率较低、眼内移植后存活率低、临床应用安全性难保障等一系列问题.唯有解决上述问题,iPSC研究才能在视网膜再生医学领域发挥更大的作用.

P物质在再生视网膜节细胞中的表达及IBMX和CPT-cAMP对其表达的影响

采用金黄地鼠视神经切断并缝接坐骨神经的再生实验模型,玻璃体内注射IBMX或/和CPT-cAMP,荧光金逆行标记再生的RGCs结合P物质免疫荧光组化双标法,研究外周神经缝接于视神经断端能否促进P物质阳性的视网膜节细胞(RGCs)再生及IBMX或/和CPT-cAMP处理对其再生的影响。实验结果:①术后四周,对照AG组每个视网膜 再生RGCs数1329±104,双标细胞平均数为45±5,占再生RGCs总数的3.4％;②AG+IBMX组每个视网膜再生RGCs数为2099±419,再生P物质阳性节细胞平均数为119±22,占再生RGCs总数的6.55％;③AG+cAMP组每个视网膜再生RGCs数为2048±133,再生P物质阳性节细胞平均数为127±37,占再生RGCs总数的6.15％;④AG+IB-MX+cAMP组每个视网膜再生RGCs数为4370±487,再生P物质阳性节细胞平均数为339±72,占再生RGCs总数的7.98％,与对照组的差异具有统计学意义。表明成年哺乳动物P物质阳性RGCs能再生,玻璃体内注射IBMX或/和CPT-cAMP可以促进该类RGCs再生。

视网膜内源性干细胞研究进展

视网膜的神经细胞一旦损伤，便无法再生修复，利用干细胞疗法使神经细胞得到再生修复已成为当今研究的热点。视网膜中存在具有自我修复能力的内源性干细胞，激活视网膜中的内源性干细胞，利用其对损伤的视网膜神经元进行修复，具有重要的研究价值和应用前景，近年来受到世界神经生物学、眼科学等领域研究者的重视。鱼类、两栖类动物的视网膜具有较强的再生修复能力，而鸟类和哺乳类动物的视网膜的再生能力有限，且各类动物的视网膜再生存在各自的特征。睫状体边缘带、视网膜色素上皮细胞、Muller细胞等细胞都是视网膜再生可能的细胞来源，如鱼类、鸟类和哺乳类动物新生成的视网膜细胞来自于视网膜Muller细胞，而两栖类动物再生的视网膜则来源于视网膜色素上皮细胞。各种视网膜内源性干细胞需要被活化后才能发挥干细胞特性对损伤的视网膜神经细胞进行修复，激活这些细胞的方法有多种，如利用兴奋性氨基酸、生长因子、转录因子、细胞内信号等。本文就不同物种，包括鱼类、两栖类、鸟类和哺乳类动物在内的视网膜的再生能力、睫状体边缘带、视网膜色素上皮细胞、Muller细胞等不同的视网膜内源性神经干细胞的来源及各种能够活化视网膜内源性干细胞进行增生和分化的因素的相关研究进展进行综述。

Wnt信号通路在视网膜干细胞修复中的作用

人类视网膜的损伤和相关的神经退行性病变通常伴随着不可逆的视力丧失,干细胞疗法一直被认为是该类疾病有效的治疗方式。近年研究发现,哺乳动物甚至人类的眼中尚存在着沉寂的视网膜干细胞,在一定条件下,这些细胞可以被激活从而修复损伤的视网膜。Wnt信号通路是传递生长刺激信号的重要通路,调控着细胞的增殖、分化和凋亡,尤其在调控干细胞分化过程中起着重要作用。本文主要对Wnt信号通路在视网膜干细胞修复方面的调控作用以及视网膜干细胞的来源做一综述。

视网膜Müller细胞重编程为内源性神经干细胞研究进展及存在的问题

视网膜变性疾病可引起视网膜神经细胞死亡,最终可致盲。对于罹患视网膜神经细胞损伤相关疾病的患者,我们必须找到一种安全、有效地替换这些细胞的方法进行治疗。神经干细胞(NSCs)是一类能向神经细胞和胶质细胞分化的特殊干细胞,作为视网膜主要的内源性NSCs,Müller细胞具有在视网膜损伤后进入细胞周期增生并分化为神经细胞的能力。在脊椎动物中,视网膜Müller细胞自发的再生效率很高,而哺乳动物中这一能力几乎消失。随着研究的深入,发现一些转录因子,如Ascl1、sox2、lin28和atoh7等具有促进Müller细胞增生并分化为神经细胞的功能,其中Ascl1联合组蛋白脱乙酰酶抑制剂能使小鼠Müller细胞分化的神经细胞整合进入视网膜并能对光做出反应。此外,外源性干细胞的移植也可以诱导Müller细胞重编程。虽然这些研究结果极有应用前景,但与斑马鱼相比,哺乳动物Müller细胞增生再生的能力仍十分有限。

干细胞在视网膜损伤修复中的应用进展

近年来各种来源的干细胞、祖细胞在视网膜组织修复及再生研究中的应用倍受瞩目。研究发现,胚胎干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞、视网膜干细胞、视网膜前体细胞以及诱导多能干细胞都有增殖和分化成视网膜神经细胞的能力,并且在视网膜损伤条件下,这类细胞能够参与其修复和再生过程。现就以上干细胞在视网膜修复中的应用进展作一综述。

斑马鱼视觉损伤和视神经再生的研究进展

斑马鱼因其视觉系统与人类的相似性和其视网膜再生的巨大潜能,成为目前研究眼变性疾病的热门模型。眼变性疾病特别是视网膜变性、视神经变性会严重影响视力,并且病变后再生修复十分有限,严重者甚至导致失明。与哺乳动物相反,斑马鱼能修复视神经轴突损伤,刺激视网膜Müller胶质细胞去分化为多能祖细胞,从而实现视网膜神经元及神经轴突再生,恢复正常视功能。本文主要从斑马鱼模型在眼病方面的应用,斑马鱼视网膜神经元和Müller胶质细胞响应损伤启动再生修复的关键信号通路方面作一综述。

视网膜修复中干细胞的应用

视网膜疾病由于其不可逆转的致盲性而影响人类生存质量.随着对干细胞研究的深入,基于干细胞移植的细胞替代疗法为视网膜疾病的治疗开辟了新的途径.近年来眼组织来源的视网膜干细胞或祖细胞、非眼组织来源的间充质干细胞、造血干细胞、神经干细胞、胚胎干细胞以及诱导多能干细胞在视网膜损伤疾病中的应用取得了很多突破性进展,它们不仅可以被诱导分化为各种视网膜神经元细胞、胶质细胞,而且移植到体内可以整合到损伤视网膜,甚至可以发挥正常视网膜神经元细胞功能.