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为探究内源性 α-1 抗胰蛋白酶（AAT）在眼部的作用，研究人员以 AAT 基因敲除小鼠为模型开展研究。结果发现 AAT 缺失导致 Bruch 膜（BrM）增厚等变化，且 AMD 患者 BrM / 脉络膜层 AAT 表达降低。该研究为 AAT 在眼部功能及 AMD 的研究提供新视角。
在眼睛的微观世界里，α-1 抗胰蛋白酶（AAT）正扮演着一个神秘而关键的角色。AAT 是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂，主要由肝脏产生，它在人体的先天免疫反应调节中发挥着重要作用。在肺部，AAT 功能异常或缺乏会导致中性粒细胞弹性蛋白酶活性失控，进而引发肺气肿和慢性阻塞性肺疾病（COPD）等。而在眼部，虽然已有研究表明 AAT 在维持角膜完整性和调节小胶质细胞状态方面有作用，且其突变等位基因与年龄相关性黄斑变性（AMD）的风险相关，但内源性 AAT 在眼睛中的具体功能仍不明确。
AMD 是一种常见的致盲性眼病，严重影响着老年人的视力健康。目前，对于 AMD 的发病机制尚未完全清楚，众多研究聚焦于与 AMD 风险相关的基因和蛋白，其中细胞外基质（ECM）金属蛋白酶等被认为与 Bruch 膜（BrM）的完整性密切相关，而 BrM 的破坏又与 AMD 的发生发展紧密相连。在这样的背景下，深入研究 AAT 在眼部的功能，对于揭示 AMD 的发病机制、寻找潜在治疗靶点具有重要意义。
为了揭开 AAT 在眼部功能的神秘面纱，美国马萨诸塞大学陈医学院（University of Massachusetts Chan Medical School）等机构的研究人员展开了一项深入研究。他们利用基因敲除小鼠模型，通过一系列实验探究 AAT 缺失对眼部结构和功能的影响，相关研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员开展了多项关键技术方法的研究。在动物实验方面，使用 AAT 基因敲除小鼠（AAT-/-）和同窝对照小鼠（AAT+/+），并对不同年龄段的小鼠进行观察。同时，利用眼底镜、眼底荧光血管造影（FFA）、光学相干断层扫描（OCT）等技术监测视网膜健康状况。在组织分析方面，运用免疫荧光、蛋白质免疫印迹（western blotting）和透射电子显微镜（TEM）等技术，检测 BrM 中 ECM 成分的变化；采用 ELISA 方法测定 VEGF 等蛋白的水平。此外，还使用了人类供体眼睛样本，通过免疫组织化学和 RNAscope 技术分析 AAT 的表达情况。
研究结果如下：
- AAT 缺陷小鼠的眼底病理变化：通过非侵入性成像技术对 AAT-/-小鼠进行观察，在 2 个月龄时未发现明显视网膜异常；18 - 24 个月龄时，部分 AAT-/-小鼠出现微胶质细胞迁移，个别小鼠还发展出地理萎缩（GA）和脉络膜新生血管（CNV），但总体而言，AAT 功能缺失对小鼠眼部健康影响较小。
- AAT-/-小鼠 BrM 成分改变：免疫荧光和 western blotting 分析显示，18 - 24 个月龄的 AAT-/-小鼠 BrM 中，胶原蛋白 IV（COL IV）和弹性蛋白水平降低，而层粘连蛋白表达增加。TEM 结果表明，AAT-/-小鼠 BrM 增厚且结构扭曲，早在 3 个月龄时就出现了这些变化，这表明 AAT 对维持 BrM 完整性至关重要。
- AAT 缺失对 RPE 吞噬和光感受器代谢的影响：尽管 AAT-/-小鼠 RPE 基底褶皱变形，但通过监测光感受器外段（POS）的消化情况发现，其 RPE 吞噬功能未受影响。同时，测量外核层（ONL）厚度和相关蛋白表达水平发现，光感受器细胞的代谢未受到明显影响，暗示 AAT 缺失不影响营养物质从脉络膜血管向光感受器细胞的转运。
- AAT 缺失对 AMD 相关蛋白的影响：研究发现，AAT-/-小鼠 BrM 处载脂蛋白 E（ApoE）积累减少，补体因子 H（CFH）积累增加，且 RPE 中高温需求丝氨酸蛋白酶 A1（HTRA1）表达升高，这些变化可能与 AMD 的发生发展相关。
- AAT 缺失降低 VEGF 水平：ELISA 检测显示，AAT-/-小鼠视网膜和 RPE / 脉络膜中的 VEGF 水平显著降低。在激光诱导的 CNV 模型中，AAT-/-小鼠的 CNV 恢复率更高，表明 AAT 水平可调节视网膜中的 VEGF 表达和新生血管形成。
- AMD 患者 BrM / 脉络膜中 AAT 表达降低：对人类供体眼睛的研究发现，AMD 患者 BrM / 脉络膜区域的 AAT 信号低于年龄匹配的非患病个体，且在脉络膜中，非患病眼睛可检测到 SERPINA1 基因表达，而 AMD 患者眼睛中则未检测到，这表明 AMD 患者存在 AAT 表达的局部下调。
研究结论和讨论部分指出，内源性 AAT 在维持 BrM 完整性方面起着关键作用。AAT 缺失导致 BrM 中胶原蛋白和弹性蛋白减少，可能是由于胶原酶和弹性蛋白酶活性失控，而层粘连蛋白的增加则是一种代偿机制。尽管 BrM 发生变化，但 RPE 吞噬功能和光感受器代谢未受明显影响。在 AMD 患者中，AAT 在 BrM / 脉络膜层的表达降低，这可能是一种保护性适应反应，但也可能影响疾病的发展。AAT 对 VEGF 表达的影响较为复杂，其在不同细胞类型和环境下具有促血管生成和抗血管生成的双重作用。此外，AAT 与 AMD 风险基因的关系也较为复杂，吸烟等环境因素可能通过影响 AAT 水平增加 AMD 风险。该研究首次报道了 AAT 缺失对眼睛的影响，为理解内源性 AAT 在维持视网膜外层健康，特别是 BrM 和 RPE 健康中的作用提供了重要依据，也为 AMD 的研究和治疗开辟了新的方向。
