Müller胶质细胞通过BDNF-AKT信号通路保护视网膜神经节细胞免受乙胺丁醇诱导的神经毒性

《Cell Communication and Signaling》：Müller glia-mediated protection of retinal ganglion cells from ethambutol-induced neurotoxicity through brain-derived neurotrophic factor

本研究针对乙胺丁醇(EMB)诱导的视神经病变这一临床难题，探讨了Müller胶质细胞通过分泌脑源性神经营养因子(BDNF)保护视网膜神经节细胞(RGCs)的作用机制。研究发现BDNF通过激活TrkB-AKT信号通路显著改善RGCs存活率，为治疗EMB相关视神经病变提供了新的潜在靶点。

　　

在全球结核病防控形势依然严峻的背景下，乙胺丁醇(ethambutol, EMB)作为一线抗结核药物，其引发的视神经病变却成为困扰临床医生的难题。据统计，每年约有1%-5%的服用者会出现不同程度的视力损伤，这意味着全球每年可能新增超过10万例EMB相关视神经病变患者。更令人担忧的是，部分患者即使及时停药，仍可能面临永久性视力丧失的风险。目前，医学界对EMB诱导视神经病变的具体机制尚未完全阐明，且缺乏有效的治疗手段，这促使研究人员从新的角度探索神经保护策略。

发表在《Cell Communication and Signaling》的这项研究独辟蹊径，将目光投向了视网膜中含量最丰富的巨胶质细胞——Müller细胞。这些横跨视网膜全层的特殊胶质细胞，如同神经元的"守护者"，在维持视网膜稳态中发挥着关键作用。研究团队提出创新性假设：Müller细胞是否能在EMB毒性环境下为视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells, RGCs)提供保护？这一问题的解答不仅有助于理解EMB毒性的分子机制，更可能为治疗提供新的方向。

为了验证这一设想，研究人员构建了多层次实验体系。他们首先利用人诱导多能干细胞(human induced pluripotent stem cells, hiPSCs)分化获得类视网膜神经节细胞(induced RGC-like cells, iRGCs)，这些细胞表现出RGCs的特异性标志物和电生理特性，为体外研究提供了理想模型。同时，研究采用人Müller细胞系MIO-M1，通过transwell共培养系统模拟细胞间相互作用。在动物模型层面，研究人员建立了小鼠视网膜器官型培养体系，用于验证体外研究发现。技术方法上，研究综合运用RNA测序、实时定量PCR、蛋白质印迹、免疫荧光染色和细胞活力检测等方法，从转录组学到蛋白质功能多层次解析EMB毒性机制及保护作用。

EMB诱导iRGCs细胞毒性并破坏神经营养因子信号通路

研究人员发现EMB处理导致iRGCs出现明显的形态学改变，包括细胞肿胀、神经突断裂等毒性表现。RNA测序结果显示，EMB显著扰乱了神经营养因子相关信号通路，特别是脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)的下游信号传导。虽然BDNF mRNA水平未见明显变化，但其主要受体NTRK2(TrkB)表达显著下调，且AKT、ERK和PLCγ1等下游信号分子的磷酸化水平均受到抑制。

MIO-M1细胞共培养促进EMB处理下iRGCs的存活

研究发现MIO-M1细胞对EMB毒性具有相对较强的抵抗能力，在transwell共培养系统中，与MIO-M1细胞共培养显著提高了iRGCs在EMB暴露下的存活率。这种保护作用部分通过可溶性因子介导，因为添加新鲜培养基也能在一定程度上改善细胞存活，但直接共培养的效果更为显著。

MIO-M1细胞释放的BDNF是促进iRGCs存活的关键因子

通过检测MIO-M1细胞中多种神经营养因子的表达，研究人员发现BDNF和神经生长因子(nerve growth factor, NGF)的mRNA水平在EMB处理后显著上升。功能验证实验表明，外源性BDNF能显著改善EMB处理下iRGCs的存活率和形态完整性，而NGF的保护作用相对有限。进一步研究证实MIO-M1细胞中BDNF蛋白水平也随EMB浓度增加而升高。

AKT是BDNF促进iRGCs存活的关键下游效应因子

机制研究表明，BDNF的保护作用依赖于TrkB受体，因为泛Trk抑制剂GNF-5837能完全阻断BDNF的促存活效应。在BDNF下游信号通路中，AKT的激活最为显著，而ERK和PLCγ1的激活程度相对较弱。AKT特异性抑制剂MK-2206能部分抑制BDNF的保护作用，进一步证实了AKT通路的关键地位。

BDNF对小鼠视网膜器官型培养中RGCs的保护作用

在体外表型验证实验中，BDNF能显著增加EMB处理的小鼠视网膜外植体中Brn3a阳性RGCs的数量，且这一作用可被GNF-5837抑制。免疫荧光染色显示，EMB处理后视网膜中BDNF表达增加，且与谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase, GS)阳性的Müller细胞共定位，证实了Müller细胞是BDNF的重要来源。

本研究系统阐明了Müller细胞通过BDNF-TrkB-AKT信号通路保护RGCs免受EMB诱导的神经毒性的分子机制。研究发现不仅揭示了EMB毒性作用的新机制，更重要的是提出了靶向BDNF-AKT通路治疗EMB相关视神经病变的潜在策略。考虑到目前临床上缺乏针对EMB视神经病变的有效治疗方法，这一发现具有重要的转化医学价值。

研究的创新性在于首次将Müller细胞的保护作用与EMB神经毒性联系起来，并明确了BDNF-AKT信号轴在这一过程中的核心地位。多层次实验设计，从体外细胞模型到器官型培养，为研究结论提供了充分证据。此外，研究采用的hiPSCs来源的iRGCs模型，更好地模拟了人类RGCs的生物学特性，提高了研究结果的临床相关性。

然而，研究也存在一定局限性，如尚未在活体动物模型中验证BDNF的治疗效果，且对EMB如何诱导Müller细胞分泌BDNF的上游机制探索不够深入。未来研究可进一步探讨EMB与Müller细胞相互作用的初始信号事件，以及在大型动物模型中验证BDNF类似物的治疗效果。

总之，这项研究为理解EMB诱导视神经病变的病理生理机制提供了新视角，为开发针对这一常见药物不良反应的神经保护策略奠定了重要基础。BDNF-AKT信号通路可能成为治疗EMB相关视神经病变的有希望靶点，为全球数百万接受EMB治疗的患者带来新的希望。