发育与疾病中视网膜星形胶质细胞的初级纤毛

Primary Cilia of Astrocytes in the Retina in Development and Disease

作者信息Ke Ning, Matthew Tran, Xin Xia, Tia J Kowal, Qing Wang, Chien-Hui Lo, Siyu Chen, Zhiquan Liu, Tingting Li, Fan Zhang, Wenmin Wang, Yang Sun
PMID42684095
发布时间2026-09-01
DOI10.1167/iovs.67.11.7

实验完整度

中

实验包括小鼠、人类和猕猴视网膜的形态学分析,以及衰老和青光眼模型的表型观察,但缺少功能验证或机制验证实验。

主要模型

小鼠视网膜星形胶质细胞(C57BL/6,3月龄和20月龄) 人类视网膜星形胶质细胞(26岁和68岁供体) 猕猴视网膜星形胶质细胞 硅油诱导眼高压小鼠模型和视神经挤压小鼠模型

重点核对

小鼠品系:C57BL/6,年龄:3月龄和20月龄 人类供体年龄:26岁和68岁,无眼部疾病史 青光眼模型:硅油诱导眼高压(急性和慢性),视神经挤压 检测区域:视网膜中央、中间和周边区域 纤毛鉴定标准:Arl13b和γ-微管蛋白共定位

摘要

目的:初级纤毛和纤毛信号缺陷与一系列神经退行性疾病相关。初级纤毛是感觉细胞器,传递和调节各种细胞通讯通路,包括重要的Sonic hedgehog和Wnt信号通路。大量研究表明,中枢神经系统中的神经元纤毛有助于早期模式形成、神经元成熟和存活。青光眼和衰老过程中星形胶质细胞纤毛的行为仍然知之甚少。本研究使用啮齿动物和人类视网膜星形胶质细胞来检查初级纤毛及其在衰老和疾病过程中的变化。方法:对野生型小鼠、一只猕猴和两个人的视网膜铺片进行星形胶质细胞(胶质纤维酸性蛋白[GFAP])和纤毛(Arl13b和γ-微管蛋白)标志物的免疫染色,并用共聚焦显微镜分析。还在3个月和20个月大的小鼠中制备的眼高压和视神经挤压模型中评估了纤毛形成。结果:在大多数小鼠视网膜星形胶质细胞中发现了初级纤毛(3个月大小鼠为98.81%±4.03%,20个月大小鼠为91.05%±9.95%)。有趣的是,在老年小鼠的视网膜周边区域,星形胶质细胞纤毛形成显著减少。人类和非人灵长类视网膜均在束状和星状GFAP阳性星形胶质细胞中表达初级纤毛。由于视网膜星形胶质细胞初级纤毛的改变,在不同的青光眼小鼠模型中,包括眼高压和视神经挤压模型,反应过程有所不同。结论:衰老和患病的小鼠视网膜表现出其纤毛谱的新改变。这些发现提示初级纤毛可能有助于年龄相关性视网膜疾病。

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
视网膜星形胶质细胞的初级纤毛在衰老和青光眼等疾病中是否发生改变?
核心机制
文中未明确说明。
主要证据
形态学分析显示小鼠视网膜星形胶质细胞存在初级纤毛;衰老小鼠周边视网膜纤毛形成减少;急性眼高压模型中星形胶质细胞纤毛长度增加;视神经挤压后伸长纤毛细胞百分比呈暂时性变化。
研究意义
研究提示初级纤毛可能参与年龄相关性视网膜疾病,并为研究纤毛介导的信号在星形胶质细胞异质性、神经元保护和炎症中的作用开辟新途径。

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

验证衰老小鼠视网膜星形胶质细胞的初级纤毛改变

确定初级纤毛在衰老过程中的表达和形态变化

对3月龄和20月龄C57BL/6小鼠视网膜铺片进行GFAP、Arl13b和γ-微管蛋白免疫染色,通过共聚焦显微镜观察并量化中央、中间和周边区域的纤毛形成率和纤毛长度。

2

确认人类和非人灵长类视网膜星形胶质细胞的初级纤毛

验证初级纤毛在灵长类视网膜星形胶质细胞中的存在

对人体(26岁和68岁)和猕猴视网膜铺片进行GFAP、Arl13b和γ-微管蛋白免疫染色,观察束状和星状GFAP阳性星形胶质细胞中的初级纤毛,并量化纤毛长度。

3

评估眼高压模型中星形胶质细胞初级纤毛的改变

探究硅油诱导的眼高压对星形胶质细胞纤毛的影响

建立硅油诱导的急性和慢性眼高压小鼠模型,对视网膜铺片进行免疫染色,比较对照组和模型组的纤毛形成率、平均纤毛长度以及伸长纤毛(>2µm)星形胶质细胞的比例。

4

评估视神经挤压后星形胶质细胞初级纤毛的时间变化

探究视神经损伤后不同时间点星形胶质细胞纤毛的变化

对小鼠进行视神经挤压手术,在不同时间点(1天、3天、7天和1个月)取视网膜,通过免疫染色检测星形胶质细胞纤毛形成率和长度,并分析伸长纤毛细胞的比例。

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。

验证样本或模型特征
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
γ-微管蛋白抗体AbnovaH00001070-M01
GFAP抗体Abcamab4674
Arl13b抗体(兔)Proteintech17711-1-AP
Arl13b抗体(小鼠)AntibodiesN295B/66
RBPMS抗体Phosphosolutions1832-RBPMS
Alexa Fluor 488、594或647 IgG二抗Life Technologies--
DAPIInvitrogen--
ProLong Gold防淬灭封片剂Invitrogen--
阿佛丁----
硅油Alcon Laboratories--
盐酸丙美卡因Akorn--
维特罗波利辛Dechra--
思然超润滑滴眼液Alcon Laboratories--
Dumont #5直镊FST11251-10
Polycin眼膏Perrigo--
LSM880共聚焦显微镜Zeiss--
GraphPad Prism 8GraphPad Software--

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
衰老实验
小鼠品系(C57BL/6)、年龄(3月龄和20月龄)、样本量(每组4只)、视网膜区域(中央、中间、周边)、纤毛鉴定标准(Arl13b和γ-微管蛋白共定位)
阅读提示:Methods: Wholemount Staining, Quantification; Results: Decreased Ciliation of Astrocytes in Aged Mouse Retinas; Figure 1 legend
人及猕猴样本
人类供体年龄(26岁和68岁)、无眼部疾病史、猕猴数量(1只)、检测区域(周边)
阅读提示:Methods: Human Donor Retina and Tissue Preparation; Results: Astrocytes Are Ciliated in the Retinas of Humans and Nonhuman Primates; Figure 2 legend
青光眼模型
小鼠品系(C57BL/6)、年龄(9-10周)、硅油注射量、眼高压模型类型(急性/慢性)、对照组设置
阅读提示:Methods: Induction of Silicone Oil–Induced Glaucoma and Optic Nerve Crush Models in Mice; Results: Ciliary Length of Retinal Astrocytes Increases in Silicone Oil–Induced OHTN Mouse Model
视神经挤压模型
小鼠品系(C57BL/6)、挤压时间(3秒)、挤压位置(眼球后约2毫米)、时间点(1天、3天、7天、1个月)、对照组设置(文中未明确说明无挤压对照)
阅读提示:Methods: Induction of Silicone Oil–Induced Glaucoma and Optic Nerve Crush Models in Mice; Results: Temporal Variation in Elongated-Cilia Retinal Astrocytes Following Optic Nerve Crush; Figure 4 legend