在光感受器与视网膜色素上皮分离的情况下，对其变化的数学分析

《Scientific Reports》：Mathematical analysis of photoreceptor changes in conditions of separation from the underlying retinal pigment epithelium

　　

摘要

光感受器（PR）负责吸收光并将其转化为产生视觉所需的电信号。为此，它们与下方的视网膜色素上皮（RPE）紧密相连。在许多视网膜疾病中，光感受器会与RPE分离，导致光感受器细胞死亡并进而引发视力丧失。光感受器与RPE的分离会干扰RPE对光感受器外段的正常吞噬和回收过程，同时破坏营养物质的输送，包括葡萄糖的供应。所有这些因素都会导致细胞功能障碍并最终导致细胞死亡。在这项研究中，我们通过数学建模来探讨分离后不同因素对光感受器细胞损失的影响。我们利用了文献中关于健康视网膜中光感受器相互作用的已知信息，以及分离后杆状细胞和锥状细胞退化的数据集，并加入了三个关于光感受器细胞死亡动力学的已发表数据集。通过数学敏感性分析，我们研究了这些参数在150天分离过程中对系统的影响，发现那些在“早期干预”阶段（分离后3-7天）对杆状细胞和锥状细胞数量有显著影响的参数，并不总是同样影响150天时的细胞数量。此外，某些参数对一种细胞群体的影响是负面的，而对另一种细胞群体的影响却是正面的。只有增加营养物质的可用性和提高杆状细胞吸收能量的效率这两个参数对两种细胞群体都没有负面影响。重新附着的情况也得到了类似的结果。这些变量之间的相互作用表明，有效的视网膜光感受器神经保护可能需要多种策略。通过对这些关键参数随时间变化的预测，可以在实验模型中进一步评估其影响，并为改善光感受器与RPE分离后的存活率提供指导。