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糖尿病视网膜病变、早产儿视网膜病变等疾病以视网膜病理性新生血管为核心病变,现有的抗VEGF药物仅对部分患者有效,存在应答差、反复注射、副作用明显等局限,亟需全新治疗靶点与给药策略。现有研究多聚焦血管内皮生长通路,视网膜免疫微环境紊乱对新生血管的驱动机制尚不清晰;小胶质细胞作为视网膜固有免疫细胞、中性粒细胞及中性粒细胞胞外诱捕网(NET)均被报道参与眼部血管病变,但二者间的互作调控环路未见完整阐释。临床多队列样本提示中性粒细胞浸润是糖尿病视网膜病变独立进展风险,但小胶质细胞如何招募中性、二者形成的放大环路如何促血管新生仍缺乏体内外完整机制验证;半乳糖凝集素3(GAL3)已知参与炎症与血管生成,但其介导小胶质-中性粒细胞交叉对话的作用通路未被揭示,且缺少可长效眼内给药载体用于靶向阻断该免疫环路。
第四军医大学窦国睿副教授、王雨生教授、中山大学李旭日教授等人解析GAL3介导小胶质细胞与 NET 依赖中性粒细胞的正反馈环路,并构建光固化水凝胶长效递送中和抗体,为视网膜新生血管疾病提供免疫调控新疗法。相关内容以“Disrupting galectin-3 and NET-mediated microglia-neutrophil cross-talk suppresses pathological retinal angiogenesis”为题发表在《Science Translational Medicine》上。

【主要内容】

图1 多队列临床样本证实中性粒细胞浸润与糖尿病视网膜病变进展相关
该图基于糖尿病患者纤维血管膜单细胞测序、多组临床外周血及眼内液样本开展分析,分多队列对比糖尿病视网膜病变患者与对照人群白细胞、中性粒细胞占比,通过逻辑回归证实中性粒细胞升高是病变独立危险因素,免疫荧光染色直观显示患者纤维血管膜内同时存在活化小胶质细胞与浸润中性粒细胞。

图2 氧诱导视网膜(OIR)模型证实中性粒细胞及NET促进病理性新生血管
该图展示小鼠O造模时间流程,单细胞测序识别模型视网膜中性粒细胞亚群,检测模型眼内炎症因子水平;流式、免疫荧光证实中性粒细胞向新生血管灶聚集,KEGG富集提示中性粒细胞高表达NET形成相关基因;清除中性粒细胞或抑制NET可显著减少异常新生血管与无灌注区,体外共培养实验证明中性粒细胞能促进内皮出芽。

图3 小胶质细胞激活早于中性粒细胞浸润,二者存在双向调控互作
该图通过时序免疫荧光追踪OIR病程中小胶质、中性粒细胞数量变化,发现小胶质活化发生在中性粒细胞浸润之前;清除小胶质后眼内中性粒细胞与NET完全消失,清除中性粒细胞也会下调小胶质数量;体外共培养实验证实活化小胶质可招募中性粒细胞,NET又会反过来促进小胶质迁移活化。

图4 小胶质分泌GAL3驱动中性粒细胞浸润与NET生成
该图对比正常与OIR小鼠小胶质差异基因,锁定高表达GAL3;临床眼内液样本验证糖网患者GAL3表达上调;眼内注射GAL3中和抗体可显著抑制新生血管,小胶质特异性敲除GAL3后中性粒细胞浸润、NET形成明显减少,外源补充GAL3可回补表;体外GAL3刺激中性粒细胞能诱导NET释放。

图5 GAL3通过TLR4信号通路诱导中性粒细胞生成NET
该图分析中性粒细胞差异基因发现TLR4通路显著上调,免疫共沉淀与分子对接证实GAL3可直接结合TLR;阻断GAL会下调TLR、Trif、Casp8表达,TLR抑制剂可逆转GAL诱导的NET生成;体内动物实验证实TLR激动剂加重血管病变,抑制剂可缓解损伤。

图6 NET进一步激活小胶质,形成持续放大的炎症正反馈环路
该图对不同共培养体系小胶质细胞开展转录组测序,GO/KEGG富集显示NET刺激可显著上调小胶质活化、促血管生成相关基因;眼内抑制NET能限制小胶质病灶迁移,体外NET处理使小胶质形态活化、GAL与促炎因子表达上升。

图7 负载GAL3中和抗体的光固化水凝胶长效给药抑制视网膜新生血管
该图展示光交联GelMA水凝胶制备与眼内注射方案,活体荧光成像证明水凝胶可实现抗体长达7天缓释;凝胶给药能持续降低眼内中性粒细胞、NET与炎症因子,单独载GAL3抗体即可减轻血管病变,联合抗VEGF抗体可产生协同治疗效果,且水凝胶可在35天内完全代谢,提供长效安全眼内递送新策略。
【全文总结】
本研究从多组临床样本出发,证实中性粒细胞浸润是糖尿病视网膜病变独立危险因素;借助OIR小鼠模型阐明核心病理环路:活化小胶质细胞分泌GAL3,通过中性粒细胞TLR4通路诱导NET生成,而NET又反过来持续激活小胶质,形成促新生血管正反馈恶性循环;机制层面完整解析GAL3-TLR4调控NET的分子通路,在此基础上构建可眼内原位光固化缓释水凝胶,长效递送GAL3中和抗体,单独或联合抗VEGF均可显著抑制病理性视网膜血管增生,为视网膜新生血管类疾病提供免疫靶向长效治疗新方案。
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