胆碱能细胞三元组（PR-RPE-MC）调控干细胞特性的进化保守机制及其在视网膜再生中的意义

本文聚焦视网膜发育中胆碱能信号通路的调控机制，研究人员通过视网膜类器官（organoids）、3D重组体（spheroids）和离体培养模型，揭示了光感受器（PR）-视网膜色素上皮（RPE）-Müller胶质细胞（MC）构成的胆碱能信号环路通过α7-nAChR调控干细胞活性的新机制，为组织再生和癌症生物学提供了新视角。

　　

研究背景与科学问题
在生命科学领域，胆碱能系统（cholinergic systems）的传统认知集中于神经递质功能，但其在非神经组织（如视网膜和皮肤）中的作用长期被忽视。视网膜作为高度特化的神经组织，其发育和再生过程涉及复杂的细胞互作，尤其是光感受器（PR）、视网膜色素上皮（RPE）和Müller胶质细胞（MC）三者的协同。然而，这些细胞间如何通过胆碱能信号（如乙酰胆碱ACh、α7-nAChR）调控干细胞特性，以及这种机制是否具有进化保守性，仍是未解之谜。

研究方法与技术
研究人员采用多学科技术：1）禽类和啮齿类视网膜类器官（organoids）和3D重组体（spheroids）模拟发育过程；2）酶组织化学染色（Karnovsky-Roots法）追踪胆碱酯酶（AChE/BChE）表达；3）基因编辑（AChE KO小鼠）和药理学干预（如BChE抑制剂iso-OMPA）；4）离体视网膜条带培养结合RPE共培养系统。

研究结果

1. 胆碱酯酶的时空表达与细胞增殖
   胚胎发育中，BChE（丁酰胆碱酯酶）作为“有丝分裂终止标记”在神经前体细胞退出增殖期时瞬时表达，随后被AChE（乙酰胆碱酯酶）替代（图1a）。眼杯形成阶段，BChE⁺细胞分布于增殖区外围，而AChE⁺细胞出现在分化中心（图1b），提示BChE可能通过降解ACh调控细胞命运转换。

2. 视网膜类器官中的胆碱能网络构建
   在旋转培养的视网膜类器官中，胆碱能星爆无长突细胞（SAC₁/SAC₂）是最早分化的神经元，其与BChE⁺的MC前体共同引导内丛状层（IPL）的亚层形成（图4b-f）。抑制BChE会破坏IPL网络，而MC的缺失导致SAC完全消失（图4e），证实MC对胆碱能网络的组织至关重要。

3. 外视网膜的胆碱能信号环路
   PR通过表达胆碱乙酰转移酶（ChAT）和胆碱转运体（CHT-1）合成ACh，激活RPE的α7-nAChR（图2d）。激活的RPE分泌因子可诱导MC增殖（图6a），而AChE缺失小鼠中PR和MC的渐进性退化（图6b）表明胆碱能信号对细胞存活不可或缺。

4. 跨组织的进化保守性
   类似PR-RPE-MC的三元组结构存在于皮肤中（图7），其中黑色素细胞（相当于RPE）通过α7-nAChR与角质形成细胞（相当于PR）和基底干细胞（相当于MC）互作，暗示这种胆碱能调控机制可能起源于原始光感受器系统（proto eye）。

结论与意义
本研究首次提出：1）PR-RPE-MC构成的胆碱能三元组通过α7-nAChR信号调控干细胞活性，这一机制在视网膜和皮肤中高度保守；2）BChE作为“有丝分裂终止标记”可能通过控制局部ACh浓度影响细胞重编程；3）类器官模型为研究胆碱能系统在再生医学中的应用提供了新工具。这些发现不仅拓展了对胆碱能系统非神经功能的理解，还为视网膜退行性疾病（如年龄相关性黄斑变性）和癌症（如黑色素瘤）的治疗提供了新靶点。

讨论延伸
值得注意的是，MC在应激状态下可逆分化为干细胞的现象与多种胶质瘤中BChE高表达的现象存在潜在关联。未来研究可探索：1）α7-nAChR激动剂是否促进视网膜再生；2）BChE抑制剂（如iso-OMPA）在抗肿瘤中的应用价值。论文发表于《Chemico-Biological Interactions》，为跨学科的胆碱能研究树立了里程碑。