Cln3Δex7/8小鼠中逐渐发生的双极细胞杆状结构损伤、泛素积聚以及视网膜下玻璃膜疣样沉积：对青少年神经元蜡样脂褐质沉积症发病机制的新认识

《Evolving Earth》：Progressive rod bipolar cell loss, ubiquitin accumulation, and subretinal drusenoid deposits in Cln3Δex7/8 mice: New insights into juvenile neuronal ceroid lipofuscinosis pathogenesis

视网膜病变;JNCL;Cln3Δex7/8小鼠模型;ERG;OCT;ubiquitin-proteasome系统;内核层变薄;杆双极细胞丢失;亚层沉积;微胶质浸润

　　这项研究聚焦于一种罕见的神经退行性疾病——青少年神经性粒黄斑变性（Juvenile Neuronal Ceroid Lipofuscinosis, JNCL），也被称为巴滕病（Batten’s disease）。JNCL是由CLN3基因突变引发的疾病，主要影响儿童的神经系统和视觉系统，导致早期视力丧失和逐步的神经功能衰退。为了更深入地了解JNCL的病理特征和其在视网膜中的发展过程，研究人员使用了Cln3Δex7/8小鼠模型进行为期15个月的跟踪研究。这种小鼠模型模拟了人类JNCL中最为常见的突变类型，即位于外显子7和8上的1,02 kb缺失。

研究团队通过多种方法对小鼠的视网膜进行了全面分析，包括视网膜电图（Electroretinography, ERG）、光学相干断层扫描（Optical Coherence Tomography, OCT）、眼底成像（Fundus Imaging）以及免疫组织化学染色（Immunohistochemistry）。这些方法共同揭示了JNCL小鼠模型中视网膜病理变化的动态过程，包括视网膜功能的逐步丧失、视网膜层结构的变化以及特定细胞类型的异常积累。研究还探讨了这些病理特征与疾病进展之间的关系，为理解JNCL的发病机制提供了新的视角。

### 视网膜功能的早期衰退

在研究过程中，研究人员发现，从3个月大开始，Cln3Δex7/8小鼠的视网膜功能就开始出现衰退迹象。通过ERG检测，可以观察到a波和b波振幅的显著下降。a波主要反映视网膜感光细胞（photoreceptor cells）的功能状态，而b波则与内视网膜的神经元活动密切相关。研究显示，在3至6个月期间，a波振幅已经出现了轻微但显著的下降，而在6个月之后，b波振幅的减少更加明显。这一发现表明，JNCL不仅影响感光细胞，还对内视网膜的神经元产生显著的损害。

值得注意的是，研究团队发现，b波振幅的下降在Cln3Δex7/8小鼠中比在野生型小鼠中发生得更早，这提示了内视网膜功能的衰退可能早于感光细胞的明显损伤。在15个月时，Cln3Δex7/8小鼠的b波振幅几乎完全消失，而野生型小鼠的b波振幅则保持相对稳定。这种早期功能衰退的发现，为理解JNCL的发病机制提供了新的线索。

### 视网膜层结构的逐步变化

除了视网膜功能的变化，OCT和眼底成像还揭示了Cln3Δex7/8小鼠视网膜层结构的显著变化。研究发现，从6个月开始，这些小鼠的视网膜厚度明显低于野生型小鼠，且这种差异随着年龄的增长而加剧。特别是，内核层（Inner Nuclear Layer, INL）的厚度在Cln3Δex7/8小鼠中呈现出持续的减少趋势，这可能是内视网膜功能衰退的一个重要标志。

此外，OCT图像还显示，Cln3Δex7/8小鼠在6个月后开始出现异常的视网膜层结构变化，如管状的视网膜下液体（tubular subretinal fluid）和视网膜下类黄斑沉积物（subretinal drusenoid deposits, SDDs）。这些变化在野生型小鼠中并不常见，表明它们可能是JNCL特有的病理特征。研究还发现，外核层（Outer Nuclear Layer, ONL）的厚度在Cln3Δex7/8小鼠中有所波动，但在15个月时，其厚度再次增加，这可能与疾病的晚期阶段相关。

### 视网膜下沉积物的积累

在眼底成像中，研究人员观察到Cln3Δex7/8小鼠视网膜下沉积物的显著积累。这些沉积物在3个月时并不明显，但到6个月时开始出现，并在15个月时达到较高的水平。根据沉积物的数量，研究团队将其分为三个等级：轻度（<30个沉积物）、中度（30-100个沉积物）和重度（>100个沉积物）。结果显示，Cln3Δex7/8小鼠在15个月时，沉积物数量明显高于野生型小鼠，表明这种沉积物的积累与疾病的进展密切相关。

研究还发现，这些沉积物的形成可能与视网膜色素上皮（Retinal Pigment Epithelium, RPE）和感光细胞之间的异常相互作用有关。在视网膜下空间中，这些沉积物可能对视网膜结构产生影响，进而导致功能障碍。此外，沉积物的增加还可能与免疫细胞的活动有关，特别是在疾病的晚期阶段，研究人员观察到了免疫细胞在视网膜下空间的聚集，这可能表明免疫反应在疾病进展中扮演了一定的角色。

### 视网膜细胞的逐步损失

通过免疫荧光染色，研究人员发现Cln3Δex7/8小鼠的视网膜中，杆状双极细胞（Rod Bipolar Cells, RBCs）的数量显著减少。RBCs是视网膜中负责将感光细胞的信号传递给神经节细胞的重要神经元，其数量的减少可能对视觉功能产生重大影响。研究显示，RBCs的损失在9个月时已经明显，而在12和15个月时进一步加剧，分别减少了44%和61%。

这种RBCs的损失不仅与视网膜功能的下降有关，还可能与泛素（ubiquitin）的积累有关。泛素是一种参与蛋白质降解的分子，其在视网膜中的积累可能表明细胞内的蛋白质处理系统（如泛素-蛋白酶体系统，Ubiquitin-Proteasome System, UPS）出现了功能障碍。研究人员在Cln3Δex7/8小鼠的视网膜中观察到了泛素阳性点状沉积物，这些沉积物可能与RBCs的死亡有关。此外，泛素的积累还可能影响其他细胞类型的稳定性，进一步加剧视网膜退化的进程。

### 免疫细胞的晚期活动

在研究的晚期阶段，即15个月时，研究人员观察到Cln3Δex7/8小鼠的视网膜下空间中存在大量的免疫细胞活性。这些免疫细胞可能对视网膜下沉积物的形成和积累产生反应，从而引发炎症或免疫相关的病理变化。然而，这种免疫反应似乎在疾病的早期阶段并不明显，而是在晚期才开始显现。这一发现表明，免疫系统可能在疾病的后期阶段才对视网膜的异常结构产生反应。

尽管如此，免疫细胞的活动可能对疾病的进展产生一定的影响。例如，免疫细胞可能参与清除异常的蛋白质沉积物，但也可能引发进一步的损伤。因此，免疫反应在JNCL的病理过程中可能具有双重作用，既可能有益于疾病的调控，也可能加重视网膜退化。

### 泛素-蛋白酶体系统的潜在作用

泛素-蛋白酶体系统（UPS）在细胞内的蛋白质降解过程中起着关键作用。研究团队发现，Cln3Δex7/8小鼠的视网膜中存在大量的泛素阳性点状沉积物，这可能表明UPS在疾病进展中出现了功能障碍。这种功能障碍可能导致细胞内的蛋白质积累，进而引发细胞凋亡或其他形式的损伤。

此外，研究还发现，PKCα（蛋白激酶Cα）的表达在Cln3Δex7/8小鼠中与泛素的积累存在一定的关联。PKCα是一种在视网膜中广泛表达的蛋白激酶，其在某些情况下具有促凋亡作用，而在其他情况下则可能具有抗凋亡作用。这一双重特性使得PKCα在视网膜退化过程中可能扮演重要角色。

### 研究的意义与未来方向

这项研究不仅揭示了JNCL在视网膜中的病理特征，还提供了关于疾病进展的时间线和机制的新见解。通过长期跟踪Cln3Δex7/8小鼠，研究人员发现，视网膜功能的衰退和结构的改变是逐步发生的，而不是突然的。这种渐进性的变化可能为疾病的早期诊断和干预提供了重要的依据。

此外，研究还发现，视网膜下沉积物和管状液体的积累可能是JNCL特有的病理现象，这些现象可能与感光细胞和RPE之间的异常相互作用有关。进一步研究这些沉积物的形成机制，可能有助于开发新的治疗策略。

最后，研究团队指出，免疫细胞的活动可能在疾病的晚期阶段对视网膜退化产生影响。尽管免疫反应在早期并不明显，但在晚期可能成为疾病进展的一个重要因素。因此，未来的研究需要进一步探讨免疫系统在JNCL中的作用，以及其与泛素-蛋白酶体系统的相互关系。

综上所述，这项研究通过多方面的分析，揭示了JNCL在视网膜中的复杂病理变化，为理解该疾病的发病机制提供了重要的依据。未来的研究可以进一步探讨这些病理特征与疾病进展之间的关系，以及它们在人类患者中的表现，从而为JNCL的治疗和预防提供新的思路。