评估视神经挤压模型以理解小胶质细胞在青光眼神经保护中的功能

Evaluating the Optic Nerve Crush Model to Understand the Function of Microglia in Glaucoma Neuroprotection

作者信息Xiaowu Gu, Tom Truong, Tiffany Heaster-Ford, Tae-Hoon Kim, Gyeong Jin Kang, Joanna Yung, Miriam Baca, Shawnta Y Chaney, Jeffrey W Hofmann, Jeffrey Eastham, Marion Jeanne
PMID40990867
发布时间2025-09
DOI10.1167/iovs.66.12.56

实验完整度

包含活体成像、体外视网膜铺片、Western blot、qRT-PCR、药理学耗竭(PLX5622)和遗传模型(Trem2 KO)等多个独立验证层级,并进行功能验证。

主要模型

CD11c.YFP.Venus.Tg小鼠 C57BL/6J小鼠 Trem2基因敲除小鼠 视神经挤压(ONC)模型

重点核对

ONC手术位置(球后1-2mm)和持续时间(10秒) PLX5622给药方式(含药饲料,1200 mg/kg)及耗竭效率 Trem2 KO小鼠的微胶质活化减弱(CD68水平降低) RGC计数区域(0.16 mm² ROI)和标记物(RBPMS/Brn3a)

摘要

目的:小胶质细胞增生是青光眼患者视网膜中关键的神经炎症特征,被认为有助于疾病进展。本研究旨在表征视神经挤压(ONC)后小胶质细胞和视网膜内轴突的变化,并探讨小胶质细胞在视网膜神经节细胞(RGC)和轴突变性中的参与。方法:使用CD11c.YFP.Venus.Tg小鼠品系,追踪小胶质细胞活化,并在ONC后2周内评估TUJ1+视网膜内轴突的时空变化。通过CSF1R抑制剂PLX5622耗竭小胶质细胞和使用Trem2缺陷小鼠(其小胶质细胞活化减弱)来检查小胶质细胞功能。结果:从ONC后第4天开始,活化的小胶质细胞在视网膜中显著积累,在第7天达到峰值。视网膜小胶质细胞在第1天变得肥大并开始增殖。轴突珠变主要发生在ONC后第2天的周边视网膜,到第7天和第14天,沿着朝向视神经头的长轴突束出现更多珠变轴突。在此期间,TUJ1整体表达和轴突束厚度显著减少。尽管小胶质细胞完全耗竭且活化显著减少,但在ONC后未观察到RGC计数或视神经损伤程度的差异。结论:小胶质细胞活化继发于轴突损伤,并在ONC模型中起旁观者作用。强烈的RGC和轴突变性似乎不受活化小胶质细胞的影响。这一发现挑战了ONC模型用于评估基于小胶质细胞的青光眼治疗的有用性。此外,该研究重申了将荧光报告小鼠品系与无创眼部成像相结合对简化未来研究的价值。

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
探究ONC模型中视网膜小胶质细胞对轴突损伤的响应及其在RGC和轴突变性中的作用。
核心机制
小胶质细胞活化是轴突损伤的继发现象,在ONC模型中起旁观者作用,不参与RGC和轴突变性的主要病理过程。
主要证据
活体成像显示微胶质细胞第3天增殖,第7天达峰;PLX5622完全耗竭微胶质细胞和Trem2缺失减弱微胶质活化均未改变RGC计数或轴突损伤。
研究意义
挑战了ONC模型用于评估微胶质细胞靶向治疗的适用性,并强调结合荧光报告小鼠和无创成像的价值。

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

建立ONC模型并活体监测小胶质细胞反应

观察ONC后视网膜小胶质细胞的时空动态变化。

对CD11c.YFP.Venus.Tg小鼠进行单侧ONC手术,利用MICRON和自适应光学成像系统在基线及术后2周内多个时间点追踪CD11c.YFP+细胞,并记录其形态变化和增殖事件。

2

离体分析微胶质细胞增殖与形态变化

以更高分辨率确认微胶质细胞的积累、增殖和形态改变。

收取术后不同时间点的视网膜,进行全mount免疫荧光染色(IBA1、CD11c.YFP)和全切片扫描,定量微胶质细胞数量、细胞体面积和增殖。

3

表征ONC后视网膜内轴突的变化

确定轴突变性(密度、厚度、珠变)随时间的变化。

用TUJ1免疫荧光和Western blot检测轴突蛋白水平,并目视评估轴突珠变程度。

4

药物耗竭小胶质细胞后评估RGC存活和轴突损伤

测试微胶质细胞完全耗竭对ONC诱导的RGC和轴突变性的影响。

CD11c.YFP.Venus.Tg小鼠给予PLX5622饲料或对照饲料,第5周行ONC,第6周取材;活体成像验证耗竭,离体计数RBPMS+ RGC并对视神经进行PPD染色分级和AxoNet定量。

5

遗传减弱小胶质细胞活化后评估RGC存活和轴突损伤

验证Trem2缺失(减弱微胶质活化)是否影响ONC后的RGC和轴突。

对Trem2 KO和WT小鼠行ONC,第7天取材,检测CD68水平作为活化指标,计数Brn3a+ RGC并对视神经PPD染色分级。

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
C57BL/6J小鼠Jackson Laboratory00064
CD11c.YFP.Venus.Tg小鼠Jackson Laboratory008830
弹簧剪Fine Science Tools--
Dumont #5镊子Fine Science Tools--
自闭合镊子Fine Science Tools--
新霉素和多粘菌素B硫酸盐及杆菌肽锌眼膏Bausch & Lomb--
MICRON III眼底成像系统Phoenix Research Laboratories--
Spectralis成像系统Heidelberg Engineering--
无波前传感器自适应光学成像系统Netra Systems--
托吡卡胺滴眼液USP 1%Akorn--
Systane润滑滴眼液Alcon--
Genteal滴眼液Alcon--
PLX5622含药饲料MedChemExpress1200
RBPMS抗体MilliporeABN1376
RBPMS抗体Phosphosolutions1832-RBPMS
IBA1抗体FUJIFILM Wako011-27991
TUJ1抗体Cell Signaling Technologies5666S
BRN3A抗体Sigma MilliporeMAB1585
CD68抗体Bio-RadMCA1957B
正常驴血清Jackson ImmunoResearch--
Fluoromount-G封片剂SouthernBiotech--
RIPA裂解液Abcam--
蛋白酶/磷酸酶抑制剂混合物Thermo Fisher Scientific--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
NuPAGE Bis-Tris凝胶Thermo Fisher Scientific--
Trans-Blot Turbo转印系统Bio-Rad--
β-actin抗体Millipore SigmaA3854
RNeasy Plus Micro试剂盒Qiagen--
高容量cDNA逆转录试剂盒Thermo Fisher Scientific--
TaqMan FAM-MGB探针Thermo Fisher Scientific--
TaqMan Fast Advanced预混液Thermo Fisher Scientific--
Karnovsky固定液----
Sorensen缓冲液Electron Microscopy Sciences--
醋酸铀----
Eponate-12环氧树脂Ted Pella--
EM UC7超薄切片机Leica Biosystems--
DIATOME钻石刀Quakertown--
ImageJNIH--
Matlab 2022bMathWorks--
GraphPad Prism 10GraphPad--

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
ONC手术
小鼠品系(C57BL/6J或CD11c.YFP.Venus.Tg)、年龄(9-12周)、性别(雄雌)、手术位置(球后1-2mm)、挤压时间(10秒)、麻醉剂量(氯胺酮70-80mg/kg,甲苯噻嗪15mg/kg)
阅读提示:见Methods: Optic Nerve Crush
活体成像
成像设备(MICRON III或Spectralis)、激发波长(488nm)、成像时间点(基线至第14天)、增益和积分时间设置(MICRON:增益14,积分60)
阅读提示:见Methods: In Vivo Retinal Imaging
微胶质细胞耗竭实验
PLX5622饲料剂量(1200mg/kg)、给药时长(6周)、ONC时间(第5周)、微胶质细胞耗竭效率验证(活体成像和IBA1染色)
阅读提示:见Methods: Microglia Depletion
微胶质细胞活化减弱实验
Trem2 KO小鼠品系、ONC后取材时间(第7天)、微胶质活化指标(CD68)
阅读提示:见Methods: Retinal Flatmount Immunohistochemistry 和Results: 图5
RGC计数和轴突评估
RGC标记物(RBPMS或Brn3a)、ROI大小(0.16mm²)、计数方法(Cellpose或StarDist)、轴突损伤评估方法(PPD染色和AxoNet 2.0)
阅读提示:见Methods: Retinal Flatmount Immunohistochemistry 和Optic Nerve Paraphenylenediamine Staining