视网膜外缘的细胞在记忆问题出现前就开始肿胀并增殖。
这种细微的变化只有在专业成像下才能看到,可能标志着阿尔茨海默病的最早阶段。休斯顿卫理公会医院的研究人员报告称,这些外围眼部变化在大脑废物清除系统出现重大故障之前就已经出现,这表明眼睛可能比当前诊断方法提前数年揭示患病风险。
这项研究由生物医学工程师史蒂芬·王(Stephen Wong)博士领导,研究了在基因工程改造的、会发展出阿尔茨海默病病理的小鼠中,视网膜支持细胞在疾病发展的第一阶段如何表现。研究结果已在线发表在《阿尔茨海默病杂志》上。
"眼睛确实是了解大脑的一扇窗口,但我们的研究表明,我们一直在看这扇窗口的错误部分,"王说道。"虽然大多数临床眼科检查都集中在中央视网膜上,但AD(阿尔茨海默病)最关键的早期指标似乎隐藏在眼睛的外围区域。"
眼睛的不同部位引起关注
大多数眼科检查都集中在负责清晰视力的中央区域——黄斑上。而这项新研究则指向了周边视网膜,这个区域胶质支持细胞的密度更高。
这些被称为穆勒胶质细胞(Müller glia)的细胞有助于维持视网膜组织的平衡并支持血管。研究团队希望了解它们在疾病最早阶段是如何变化的。
"由于周边视网膜比中央视网膜含有更多的胶质细胞,我们希望了解在AD早期阶段,这些类型的细胞和血管如何在视网膜的不同部分相互作用,"该研究的第一作者、王实验室的研究生助理兼德克萨斯农工大学医学院的医学博士生格洛丽·达斯(Glori Das)说。
实验集中在携带阿尔茨海默病相关突变的3个月大雌性小鼠上,与健康对照组进行比较。科学家们使用荧光标记来检查与胶质功能和废物清除相关的蛋白质。
系统故障前的压力迹象
一种蛋白质特别引人注目:水通道蛋白-4(Aquaporin-4),它有助于通过神经系统移动液体和代谢废物。在阿尔茨海默病患者的大脑中,这一过程的中断导致了与该疾病相关的标志蛋白——β-淀粉样蛋白的堆积。
在视网膜中,阿尔茨海默病小鼠的所有层次中水通道蛋白-4水平都有所增加,特别是在周边区域血管周围信号尤为强烈。这些小鼠还显示胶质纤维酸性蛋白水平升高,这表明穆勒细胞已被激活并处于压力之下。
研究人员观察到视网膜周边区域的胶质细胞更大且数量更多。王将此描述为视觉证据,表明身体正在更努力地工作以维持平衡,然后才会在后期出现崩溃。
示踪实验提供了一个意外结果。尽管细胞发生了变化,但在这一阶段,患病小鼠和健康小鼠沿视神经的总体液体清除并无显著差异。这一发现表明,早期视网膜淀粉样蛋白的堆积可能源于局部产生的增加,而非清除系统的即时故障。
作者指出,后期功能障碍不能排除。
迈向更早、更简单的检测
这项工作仍处于初步阶段。它依赖于小鼠模型,样本量很小,每组只有五只动物。需要进行人体研究来确认类似的视网膜变化是否在认知症状出现之前发生。
尽管如此,这些发现突显了一个潜在的诊断优势。与脑部成像或脊髓液检测不同,视网膜成像可以快速且无创。
王表示,宽视野视网膜扫描可能有一天会在老年人中成为常规检查,使医生能够在标准眼科检查期间检测阿尔茨海默病风险,而不是通过昂贵的程序。
这项研究还提出了一个新的治疗靶点。如果胶质细胞的变化反映了早期疾病压力,那么旨在稳定这些细胞或改善液体运输的治疗方法可能会减缓疾病进展。
该研究的其他作者包括休斯顿卫理公会医院的研究人员Raksha Raghunathan、林王(Lin Wang)、万志豪(Zhihao Wan)、Matthew Vasquez和作为共同通讯作者的赵红(Hong Zhao)。这项工作得到了T. T.和W. F. Chao基金会的支持。
研究结果可在《阿尔茨海默病杂志》在线获取。
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