综述：眼中的机械生物学

这篇综述深入探讨了眼部机械生物学在生理和病理中的关键作用，特别聚焦青光眼（glaucoma）的机械传感（mechanosensing）与转导（mechanotransduction）机制。作者系统梳理了角膜、晶状体和房水流出通路的机械响应，揭示了TRPV4/Piezo1离子通道、整合素（integrins）和YAP/TAZ通路在眼压（IOP）调控及视网膜神经节细胞（RGC）损伤中的核心作用，为靶向治疗提供了新视角。

　　

眼中的机械生物学

术语与背景

眼睛是一个高度动态的生物力学环境，其细胞需持续感知并响应机械刺激。机械生物学缺陷与多种致盲性眼病相关，如青光眼、角膜圆锥（keratoconus）和晶状体后囊混浊（PCO）。机械传感（mechanosensing）指细胞感知机械信号的能力，而机械转导（mechanotransduction）是将机械信号转化为生化反应的过程。

晶状体与后囊混浊（PCO）

晶状体通过睫状肌调节形状实现聚焦（accommodation）。晶状体囊的机械特性由上皮细胞通过Eph-ephrin信号调控。白内障手术破坏囊膜稳态后，约30%患者5年内发生PCO，与上皮细胞异常迁移和细胞外基质（ECM）沉积相关，但具体机制尚不明确。

角膜与圆锥角膜

角膜的五层结构（上皮、Bowman层、基质、Descemet膜、内皮）需平衡透明性与机械强度。角膜上皮通过TRPV家族通道和整合素（如α₆β₄）感知眨眼或揉眼产生的剪切力。基质中的角质细胞（keratocytes）对拉伸敏感，其瞬时膜损伤（TPMDs）可触发钙波，促进圆锥角膜的异常变形。内皮细胞则通过YAP/TAZ核转位响应基底膜刚度变化，调控增殖以维持角膜脱水。

青光眼的机械生物学

房水流出通路的机械响应
眼压（IOP）由房水分泌与流出阻力（主要经小梁网TM和Schlemm管SC）动态平衡。TM细胞通过TRPV4、Piezo1和TREK-1通道感知压力变化，激活Rho/ROCK通路调节ECM重塑；SC内皮细胞则通过剪切应力诱导一氧化氮（NO）释放和孔道形成。青光眼TM组织硬化会加剧机械信号转导障碍，导致IOP失控。

视网膜神经节细胞（RGC）损伤
视神经头（ONH）的筛板（lamina cribrosa）是机械损伤的关键部位。星形胶质细胞（astrocytes）通过TRPV4/Piezo1和MAPK（如p38）通路响应压力，表型转为“反应性”并分泌促炎因子（如TNF-α）。微胶质细胞（microglia）和RGC自身也表达机械敏感通道（如Panx1/P2X7），ATP释放可能通过自分泌信号加速轴突变性。

开放性问题

1. 衰老如何影响眼部机械生物学？
2. 细胞如何整合秒级（眼搏动）到昼夜节律的机械刺激？
3. 核膜在机械转导中的作用？
4. RGC损伤中直接机械感应与胶质细胞间接效应的权重？

该领域研究有望揭示青光眼等疾病的分子机制，推动靶向TRPV4、整合素或YAP/TAZ的创新疗法。