《Cells》：Association of Hypoxia-Induced Lactate Accumulation with AARS2 Expression, PDHA1/CPT2 Lactylation, and Energy Metabolism in Yak Skeletal Muscle Cells
成人视神经轴突再生传统上被认为是中枢神经系统（CNS）神经元内在生长能力有限的问题。然而，越来越多的证据表明，内在因素本身无法解释再生失败：限制性的外在环境因素在很大程度上主导视神经再生，决定了轴突可以表达的内在能力。在这篇综述中，研究人员将外在视神经环境构建为一个动态再生微环境，其中血管、免疫、胶质、基质和代谢区室在空间上共定位并在时间上协调，而非作为独立屏障起作用。这些区室遵循一个共同的轨迹，在急性期广泛起保护作用，一旦潜在反应未能解决则转为抑制，同时彼此积极驱动，例如反应性星形胶质细胞促进基质重塑，随后限制轴突再生。因此，微环境对再生的总体允许性反映了这些区室的整体和相互依赖状态，而非任何单一屏障的作用。本综述整合了关于外在屏障、干预机会以及与损伤后视网膜神经节细胞（RGC）轴突再生相关的疾病特异性变异的最新证据。这些干预措施必须纳入塑造功能恢复和视力恢复目标的空间、时间和代谢因素。
**1. Introduction**
视神经病变（optic neuropathies）是一组导致不可逆视力丧失的退行性疾病，其中青光眼（glaucoma）预计到2060年影响超过1.8亿人。青光眼的发病机制以视网膜神经节细胞（RGC）的进行性损伤和丢失为特征，与眼内压（IOP）升高相关。当前治疗侧重于预防疾病进展，但未能解决现有视野缺损，因此亟需促进视神经再生和再支配的疗法。成人中枢神经系统（CNS）中的轴突再生因外在环境抑制因素和神经元有限的内在再生能力而复杂，但现有观点过度聚焦于内在调控因子（如PTEN/mTOR通路），忽视了外在环境的关键影响。
**2. Long Distance Navigation**
再生过程中，轴突需从视网膜经视神经、视交叉和视束导航至外侧膝状体（LGN）。视网膜作为RGC的起源，调控损伤后的存活和生长信号程序；视网膜外在环境对神经元再生结果至关重要。再生微环境在空间上不均匀：轴突从视网膜经损伤部位到达远端脑靶点，沿途遭遇不同的代谢、血管和结构环境，每个解剖检查点的组成优势不同。远端脑靶点（如LGN）通过突触后神经元提供许可信号，支持再生轴突的再支配和回路整合。成功再生不仅依赖轴突存活和生长起始，还需持续、准确的远程进展和正确的靶点再支配。
**3. Extracellular Matrix Changes**
**3.1. Injury Microenvironment**
细胞外基质（ECM）由纤维蛋白、糖蛋白、糖胺聚糖和蛋白聚糖组成，为轴突生长提供结构背景。损伤后，CNS成纤维细胞（表达Col1α1）在损伤核心形成纤维化瘢痕，约7天时糖胺聚糖（GAG）水平达峰，与星形胶质细胞增生同步。随后，反应性星形胶质细胞、小胶质细胞和NG2+多突细胞形成致密胶质瘢痕，驱动ECM分子变化，如星形胶质细胞上调腱糖蛋白C（tenascin-C）。成熟瘢痕中，机械敏感离子通道Piezo1感知组织刚度增加和ECM改变，通过钙依赖性信号抑制轴突再生。Piezo1在胶质细胞中调节星形胶质细胞增殖，其抑制有望作为治疗策略。
**3.2. Structural and Chemical Constraints**
胶质瘢痕最初具有保护功能，但持续存在形成物理屏障，其不规则几何结构限制轴突生长。ECM刚度变化导致轴突向软组织优先延伸的偏好被破坏，引起路径寻找错误。再生轴突还遭遇硫酸软骨素蛋白聚糖（CSPGs）的空间异质性表达：损伤后，聚集蛋白聚糖（aggrecan）和多功能蛋白聚糖（versican）在损伤附近积累，神经蛋白聚糖（neurocan）在远端区域占优，短蛋白聚糖（brevican）和磷酸蛋白聚糖（phosphacan）主要位于损伤核心。CSPGs通过受体相互作用抑制轴突生长。
**4. Chemical Cues**
**4.1. Pro-Growth and Permissive Guidance Cues**
营养因子如胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）、脑源性神经营养因子（BDNF）和睫状神经营养因子（CNTF）通过激活JAK-STAT、MAPK/ERK和PI3K/Akt通路促进RGC存活和再生。基质细胞衍生因子1（SDF1/CXCL12）通过激活CXCR4受体，经PI3K/AKT/mTOR通路和cAMP升高，增强癌调蛋白（Ocm）介导的再生。生理电活动对营养因子信号至关重要，电场刺激可引导RGC至原生靶点并部分恢复视力。ECM中的层粘连蛋白（laminin）通过整合素介导的粘附和FAK激活促进再生，但损伤后基质金属蛋白酶破坏这些相互作用。
**4.2. Guidance Cues with Dual, Repulsive and Inhibitory Functions**
损伤后ECM重塑导致CSPGs增加，其4-硫酸化（CS-A）基序上调，引起生长锥停滞和营养不良终球形成。CSPGs通过蛋白酪氨酸磷酸酶σ（PTPσ）、白细胞共同抗原相关（LAR）受体、Nogo受体1（NgR1）和NgR3介导抑制。Netrin-1在发育中具有吸引和排斥双重作用，但成人哺乳动物视神经中Netrin-1受体DCC和UNC-5H2下调，缺乏功能Netrin-1系统可能促进再生失败。髓鞘碎片含有髓鞘相关抑制剂（MAIs），包括MAG、OMgp和Nogo-A，通过NgR1和PirB受体抑制生长锥。其他排斥性信号包括Semaphorin 5A和3A、Ephrins以及Slit1，它们通过激活RhoA/ROCK通路汇聚，导致生长锥塌陷和细胞骨架重塑。靶向RhoA/ROCK通路可同时调节多种抑制信号。
**5. Inflammatory Responses**
**5.1. Acute Inflammatory**
损伤后，髓系来源的巨噬细胞浸润损伤部位，促进碎片清除并释放促再生因子（如Ocm）。RGC进入生长竞争状态，趋化因子CCL2和CXCL5促进巨噬细胞浸润。补体信号（C1q和C3）快速上调，主要发生在视神经。血管变化表现为损伤后9小时视神经头附近静脉出现白细胞滚动和粘附。驻留小胶质细胞迅速激活，但吞噬能力不足以完全清除碎片。
**5.2. Transition to Chronic State**
碎片清除不彻底导致MAIs和硫苷脂积累，持续炎症信号（补体、IL-1α、TNF-α）诱导星形胶质细胞进入神经毒性状态，驱动CSPG沉积。补体过度激活可触发NLRP3炎症小体，形成抑制性环境。慢性免疫激活破坏血-视网膜屏障，损伤后14天钾通道Kir4.1和紧密连接蛋白claudin-1、claudin-5下降，水通道蛋白4（AQP4）增加。免疫反应随时间演变：第1天单核细胞来源巨噬细胞到达，第3天星形胶质细胞在视神经变性，形成胶质瘢痕。巨噬细胞和小胶质细胞从神经毒性向神经保护表型转变，但整体上慢性神经炎症建立持续非许可环境。
**6. Metabolic Constraints**
**6.1. Mitochondrial Dysfunction Due to Injury**
损伤中断轴浆运输，降低线粒体稳态蛋白（如Vps35）表达，导致线粒体功能障碍，削弱轴突能量能力和生长锥对环境信号的反应。少突胶质细胞通过Kir4.1通道感知轴突活动并供应乳酸，该信号丧失与轴突损伤相关。代谢底物减少加剧能量供应不足，例如线粒体甘油三酯消耗导致继发性轴突退化和再生能力下降。
**6.2. Metabolic Adaptation and Lipidomics**
线粒体功能恶化时，损伤轴突依赖糖酵解快速产生ATP，但这种适应不足以支持强健再生。血管低灌注和慢性免疫激活促进HIF-1α积累，使细胞转向低效糖酵解。脂质组学分析显示，间接视神经病变后鞘磷脂和神经酰胺物种随时间积累，改变膜特性、激活凋亡通路并形成非许可环境。机械阻力和代谢应激共同降低ATP可用性，限制生长锥进展，强化抑制再生环境。
**7. Specific Disease States**
**7.1. Disease-Specific Pathological Mechanisms**
不同疾病状态（如青光眼、创伤性视神经病变TON、非动脉炎性前部缺血性视神经病变NAION、视神经炎ON）起源于不同上游病因，但汇聚于共同下游环境。青光眼中，小胶质细胞增殖和激活在IOP升高后增加，促进星形胶质细胞转化为神经毒性A1表型，上调补体C3介导突触破坏。TON中机械损伤启动病理过程，继发性血管损害调节损伤严重程度。NAION由低灌注与视神经头解剖拥挤相互作用引起。ON常见于多发性硬化（MS）和AQP4-IgG相关疾病，急性期炎症性肿胀在3个月内消退，随后RNFL变薄持续至1年。
**7.2. Experimental Limitations**
视神经挫伤（ONC）模型提供了有用见解，但无法完全模拟慢性或机械性视神经病变的早期病理。原发性开角型青光眼（POAG）缺乏自发动物模型，ONC模型也不能复制TON中的剪切伤。外在环境异质性严重影响退化和再生潜力，需疾病特异性解释实验模型。
**8. Modifier States That Precondition the Extrinsic Environment**
**8.1. Age**
年龄相关变化促进ECM重塑、RGC丢失和代偿性胶质激活。ECM增厚和刚度增加增加疾病易感性，影响再生。在高度再生物种中，衰老改变免疫反应，导致异常胶质细胞激活和再生潜力降低。年龄应被视为临床患者特异性变异因素。
**8.2. Comorbidities**
阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）引起间歇性低氧，促进氧化应激和血管内皮改变，导致视神经头血流受损。血压调节通过控制眼灌注压（OPP）影响视神经微环境，慢性高血压使血管壁增厚，促进缺血损伤。糖尿病（DM）通过促进炎症和胶质细胞功能障碍改变红细胞外环境，破坏星形胶质细胞稳态，加剧神经损伤。
**9. Molecular Targets and Modulation Agents**
**9.1. Extracellular Components**
抑制碳水化合物磺基转移酶-11（CHST-11）可减少高度抑制性4-硫酸化CSPGs的产生。酶如软骨素酶ABC（ChABC）和透明质酸酶降解GAG侧链，促进轴突延伸；芳基硫酸酯酶B（ARSB）特异性去除4-硫酸化残基，更靶向地中和抑制信号。ECM组织工程支架（如天然衍生ECM生物支架和合成支架PCL/PBG）提供结构支持并保留生长促进分子。导电材料（如PEDOT水凝胶）结合电刺激可增强RGC存活并促进远程再生。
**9.2. Inhibitory Signaling**
靶向受体PTPσ和LAR的ILP/ISP减少M1小胶质细胞/巨噬细胞激活，促进M2表型。NgR1阻断诱饵NgR1(310)-Fc在ONC后促进再生。下游RhoA/ROCK通路抑制剂（如C3转移酶、Y-27632、Y-39983）减少抑制信号，允许轴突在抑制性底物上生长。
**9.3. Trophic Factors**
CNTF、BDNF和GDNF联合使用显示神经保护作用。干细胞移植通过分泌营养因子、免疫调节和防止RGC凋亡成为潜在策略。SDF1与炎症和PTEN缺失结合，使更多RGC沿视神经延伸。
**9.4. Immune and Glial Responses**
晶状体损伤（LI）和酵母聚糖（zymosan）通过TLR2激动剂促进巨噬细胞浸润和Ocm分泌，增强再生。抑制Sema3a介导的小胶质细胞激活（通过CRMP2磷酸化）改善RGC存活。GLP-1激动剂（如NLY01）抑制小胶质细胞炎症，阻止星形胶质细胞进入神经毒性状态，降低POAG风险。
**9.5. Toward Combinatorial, Time-Sensitive Interventions**
成功策略需组合治疗，同时解决外在环境的多方面问题，并在最佳干预窗口实施。早期离子失调、Waller变性、线粒体功能障碍等过程相互重叠刺激，将环境推向非再生状态。
**10. Synthesis and Future Directions**
**10.1. Integrated Model**
外在环境作为动态再生微环境，各区室随时间协调而非独立作用。急性期环境允许RGC生长，但随时间转向抑制。靶向策略应基于时间依赖性，例如限制胶质瘢痕形成导致再生失败，而靶向CSPG形成和相互作用更为可行。促进急性炎症（如晶状体损伤）具有促再生作用，而抑制慢性炎症中的有害相互作用可调节负面效应。化学信号（如Semaphorins和Ephrins）在成人损伤环境中变为抑制性，应通过共享通路（如RhoA/ROCK）进行综合干预。
**10.2. Translational Barriers to Combinatorial Therapy**
代谢能力是远程再生的重要调控因子，环境对能量可用性的影响需重视。膜脂质变化（如鞘磷脂和甘油磷脂数据）损伤线粒体能力，治疗需结合线粒体支持。即使实现远程再生，导向错误、再支配和功能恢复仍是障碍。患者特异性因素（年龄、合并症、疾病状态）使环境复杂性进一步增加，需组合、患者特异性疗法。
**10.3. Timing, Biomarkers, and Sequencing**
治疗时机至关重要，需识别区分急性保护性免疫和慢性神经毒性的生物标志物，如CSPG硫酸化比例、补体激活、星形胶质细胞标志物、神经酰胺与鞘磷脂比例。建议序列：先免疫启动，再ECM调节，然后通过RhoA/ROCK操纵内在信号，最后持续营养支持。
**10.4. Future Methodological Directions**
未来应关注整合干预，利用生物支架、干细胞移植、多组学和引导信号通路图修改等技术，提供更全面解决方案，解决发育、促再生和成人状态之间的环境与内在不匹配。
**10.5. Patient Selection for Clinical Translation**
临床试验需仔细选择患者，优先考虑早期患者（视神经头结构保留、无血管异常、年轻、对类固醇有反应、可逆视力等），结构完整性直接影响功能结局。
**11. Conclusions**
实现视神经功能恢复需将环境转化为支持神经突延伸、远程导向和功能性再支配的状态。外在成分根据个体和损伤阶段具有支持和抑制双重作用，未来策略应优化外在环境的允许性，超越传统降眼压方法，结合空间、代谢和时间障碍，并与内在屏障疗法协同使用。将视神经环境概念化为动态可修复状态，可重新定义再生失败和视力丧失为可调节条件。
