慢性束缚应激通过β-肾上腺素能和糖皮质激素信号使角膜时钟失调,改变上皮、神经、免疫和代谢状态

Chronic Restraint Stress Misaligns Corneal Clock via β-Adrenergic and Glucocorticoid Signaling, Altering Epithelial, Neural, Immune, Metabolic States

作者信息Shuting Xuan, Tingting Yang, Mengru Ba, Wenxiao Zhang, Jingwen Yang, Xiaoting Pei, Di Qi, Dingli Lu, Shenzhen Huang, Zhijie Li
PMID41400316
发布时间2025-12-01
DOI10.1167/iovs.66.15.50

实验完整度

高

包含多个独立证据层级:体内小鼠模型(慢性束缚应激)、RNA测序转录组分析、组织学/免疫荧光表型验证以及药物干预(普萘洛尔和美替拉酮)的功能验证,并包含机制探讨。

主要模型

雄性C57BL/6J小鼠慢性束缚应激模型 小鼠角膜组织

重点核对

小鼠品系:C57BL/6J,雄性,6-8周龄 RS方案:每天ZT3-ZT5束缚2小时,连续14天 药物剂量:普萘洛尔0.5 g/L饮水;美替拉酮50 mg/kg腹腔注射,每天束缚前30分钟 采样时间:ZT0-ZT21每3小时采集角膜,每组每个时间点3个生物学重复 统计方法:JTK_CYCLE识别节律基因,DESeq2差异表达,P < 0.05

摘要

目的:确定慢性束缚应激(RS)作为一种验证的慢性心理应激模型,是否破坏角膜昼夜节律转录组并改变上皮、神经、免疫和代谢输出,并区分β-肾上腺素能和糖皮质激素信号的相对贡献。方法:雄性C57BL/6J小鼠在ZT3(授时时间3)每天接受RS 2小时,连续14天。队列分别接受普萘洛尔、美替拉酮或不干预;未应激的同窝小鼠作为对照。通过血浆促肾上腺皮质激素、皮质酮、肾上腺素和去甲肾上腺素水平,以及颈上神经节和肾上腺基因表达确认系统性应激激活。在24小时周期内(ZT0–ZT21)每三小时收集全角膜,并进行批量RNA测序。使用JTK_CYCLE识别节律性转录本;使用DESeq2进行差异基因筛选。评估上皮有丝分裂、免疫细胞计数、ZO-1/occludin表达、基底神经丛结构和Cochet–Bonnet角膜敏感性。结果:RS诱导节律基因广泛的相位提前和振幅衰减,并伴有下游免疫、增殖和代谢通路的重编程。表型上,RS增加角膜机械敏感性,减少中性粒细胞和γδ T细胞计数,升高上皮有丝分裂活性,并降低ZO-1/occludin表达,而基底神经长度不受影响。普萘洛尔部分恢复昼夜节律相位对齐,并改善上皮和代谢参数;美替拉酮优先增强免疫相关基因活性和免疫细胞丰度。结论:RS通过β-肾上腺素能和糖皮质激素机制破坏角膜昼夜节律输出,并损害上皮、免疫和代谢稳态。对这些神经内分泌通路的时间靶向可能代表减轻应激诱导的眼表功能障碍的策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
慢性束缚应激是否通过β-肾上腺素能和糖皮质激素信号破坏角膜昼夜节律,并影响上皮、神经、免疫和代谢功能?
核心机制
RS激活交感神经系统(SNS)和下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴,导致儿茶酚胺和糖皮质激素释放,进而诱导角膜时钟基因相位提前和振幅减弱,并通过下游信号通路影响角膜细胞功能。
主要证据
RS小鼠角膜RNA-seq显示约50.1%共享节律基因相位提前,振幅显著降低;表型上角膜机械敏感性增加,中性粒细胞和γδ T细胞减少,上皮有丝分裂增加,ZO-1/occludin表达减少;普萘洛尔部分恢复相位对齐和代谢参数,美替拉酮增强免疫相关基因。
研究意义
研究提示时间靶向β-肾上腺素能或糖皮质激素通路可能减轻应激诱导的眼表功能障碍,为应力相关眼表疾病(如干眼、术后愈合)的治疗提供潜在策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证慢性束缚应激模型的神经内分泌激活

确认RS是否激活SNS和HPA轴。

对RS小鼠和对照小鼠进行14天束缚应激后,检测血清ACTH、皮质酮、肾上腺素和去甲肾上腺素水平,并对颈上神经节和肾上腺进行RNA-seq和免疫荧光分析。

2

角膜昼夜节律转录组分析

评估RS对角膜昼夜节律转录组的影响。

在干预最后一天,每3小时收集一次角膜(24小时周期内8个时间点),提取RNA进行bulk RNA-seq,使用JTK_CYCLE识别节律基因,DESeq2分析差异表达,并进行PSEA和时序聚类。

3

角膜神经功能与结构检测

评估RS是否改变角膜神经支配和感觉功能。

通过免疫荧光染色(βIII-tubulin和TH)评估角膜神经纤维密度,使用Cochet-Bonnet aesthesiometer测量角膜机械敏感性。

4

角膜免疫细胞分析

评估RS对角膜免疫细胞数量和节律性的影响。

通过免疫荧光染色检测中性粒细胞(Ly6G)和γδ T细胞(γδ-TCR),在ZT0、ZT6、ZT12、ZT18、ZT24计数,并用JTK_CYCLE分析节律性。

5

角膜上皮增殖与屏障功能评估

评估RS对角膜上皮增殖和屏障蛋白的影响。

通过DAPI染色计数有丝分裂细胞,免疫荧光检测ZO-1和occludin的表达,测量上皮厚度,并进行荧光素染色评估屏障功能。

6

药物干预调节β-肾上腺素能和糖皮质激素信号

区分SNS和HPA通路在RS诱导的角膜变化中的贡献。

RS小鼠分别接受普萘洛尔(β-肾上腺素能阻断剂)或美替拉酮(糖皮质激素合成抑制剂)干预,然后进行上述所有分析,比较各组的表型和转录组差异。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
普萘洛尔Selleck ChemicalsS4076
美替拉酮Selleck ChemicalsS5416
ACTH ELISA试剂盒AiFang BiologicalAF2554-A
皮质酮ELISA试剂盒AiFang BiologicalAF2061-A
TRIzol试剂Invitrogen15596026
RNeasy Mini试剂盒Qiagen74104
Agilent 2100生物分析仪Agilent--
c-Fos抗体ServicebioGB12069-100
TH抗体ServicebioGB11181-100
SF1抗体Proteintech18658-1-AP
NL557偶联兔抗βIII-tubulin抗体BD BioscienceNL1195R
兔抗酪氨酸羟化酶抗体ProteintechCL488-25859
PE偶联抗小鼠CD31抗体BD Biosciences553373
FITC偶联抗Ly6G抗体BD Bioscience553127
PE偶联抗小鼠γδ-TCR抗体BD Bioscience553178
DAPISelleck ChemicalsG1012
ZO-1抗体ProteintechCL594-21773
Occludin抗体ProteintechCL488-27260
Cochet-Bonnet触觉测量仪Luneau SAS8630-1490-29
DeltaVision成像系统GE-Healthcare--
DeltaVision Elite成像系统GE Healthcare--
Leica CM3050 S冷冻切片机Leica Biosystems--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
实验动物
雄性C57BL/6J小鼠,6-8周龄,SPF级
阅读提示:Materials and Methods, Experimental Animals
束缚应激模型
每天ZT3-ZT5束缚2小时,连续14天
阅读提示:Materials and Methods, RS Model and Pharmacological Interventions
药物处理
普萘洛尔0.5 g/L饮水;美替拉酮50 mg/kg腹腔注射,每天束缚前30分钟
阅读提示:Materials and Methods, RS Model and Pharmacological Interventions
RNA-seq采样
ZT0, ZT3, ZT6, ZT9, ZT12, ZT15, ZT18, ZT21;每时间点3个生物学重复,每重复为双眼角膜混合
阅读提示:Materials and Methods, Corneal RNA Extraction and RNA-Seq
免疫荧光分析
组织固定:4%多聚甲醛;封闭:5% BSA和0.1% Triton X-100;抗体孵育条件
阅读提示:Materials and Methods, Tissue Collection and Immunofluorescence Staining of Adrenal Glands and SCG; Corneal Immunofluorescence Staining
角膜敏感性检测
Cochet-Bonnet触觉测量仪,初始长度6cm,逐步缩短5mm,于ZT6进行
阅读提示:Materials and Methods, Assessment of Corneal Nerve Sensitivity and Corneal Barrier Function