缺血性视网膜病变是导致失明的主要原因之一。缺血性视网膜病变包括糖尿病性视网膜病变（DR）、早产儿视网膜病变以及视网膜动脉和静脉阻塞等，是视力损害的重要原因。缺血性视网膜病变可以是急性的，例如中央或分支视网膜动脉阻塞；也可以是慢性的，如糖尿病性视网膜病变（见图1）。尽管视网膜病变的病因各不相同，但这些疾病都共享一个致病事件——骨髓细胞对视网膜缺血的反应（Shahror等，2024a）。缺血引起的神经血管损伤会导致细胞通过凋亡逐步死亡，从而引发神经退行性和血管细胞的丧失。与此同时，小胶质细胞、非实质巨噬细胞（如血管周围巨噬细胞）被激活并增殖，同时血液中的单核细胞也会被招募。这些被激活的细胞（统称为“骨髓细胞”）根据其分子特征和激活状态，在视网膜损伤后可能起到保护或有害的作用。我们以及其他研究团队近期引入了这样一个概念，即骨髓细胞（小胶质细胞和巨噬细胞）可以被引导到促分解表型以保护视网膜免受损伤（Shahror等，2024a）。这种保护作用可以通过分泌修复性细胞因子来实现。此外，在视网膜缺血再灌注损伤中，骨髓细胞与内层视网膜中死亡细胞的直接相互作用已被描述，这表明小胶质细胞/巨噬细胞介导的吞噬凋亡细胞过程（efferocytosis）的存在（Abcouwer等，2021）。
吞噬凋亡细胞与组织修复
吞噬凋亡细胞是指骨髓细胞吞噬凋亡细胞和损伤相关分子模式的过程，这一过程被认为是多种病理条件下的修复事件，包括中风、癌症和动脉粥样硬化（Boada-Romero等，2020；Doran等，2020）。当细胞经历凋亡时，它们会释放吸引吞噬细胞的信号，吞噬细胞随后将其吞噬并清除。死亡细胞表达“吃我”表面标志物，如磷脂酰丝氨酸，这些标志物与骨髓细胞上的促吞噬表面受体结合以促进吞噬凋亡细胞过程。通过吞噬死亡细胞，有效的吞噬凋亡细胞过程防止这些细胞释放有害的细胞内容物，并促进炎症的消退。参与吞噬凋亡细胞过程的骨髓细胞采用修复表型，并释放促分解介质，包括抗炎细胞因子，以帮助损伤的解决（Chung等，2007；Shahror等，2024a）。相反，凋亡细胞的积累会导致炎症和更多细胞死亡的正反馈循环，这是由继发性坏死引起的（Boada-Romero等，2020；Doran等，2020）。
骨髓细胞HDAC3对视网膜吞噬凋亡细胞过程的抑制作用
关于视网膜吞噬凋亡细胞过程的研究主要集中在外层视网膜的光感受器退化上，结果存在争议，既有修复作用也有有害作用的记录（Shahror等，2024a）。然而，吞噬凋亡细胞过程在缺血后内层视网膜损伤进展中的机制作用尚未阐明。我们最近使用视网膜缺血再灌注（IR）损伤模型发表的数据，为理解吞噬凋亡细胞过程在内层视网膜中的作用及其分子机制提供了重要贡献（Shahror等，2024b）。我们发现，组蛋白去乙酰化酶3（HDAC3）阻碍了骨髓细胞有效清除死亡细胞，从而导致神经血管损伤的进展。HDAC3是一种I类组蛋白去乙酰化酶，也是基因表达的关键调节因子，影响包括炎症在内的多种细胞过程。通过去乙酰化组蛋白，HDAC3可以抑制基因转录。然而，HDAC3也被观察到能够促进基因激活，这可能涉及与其他蛋白质或调控因子的相互作用。HDAC3还能去乙酰化非组蛋白蛋白，从而影响其功能。我们证明，仅在骨髓细胞中删除HDAC3可增强吞噬凋亡细胞过程，从而促进视网膜IR后凋亡细胞的清除，并减少因死亡细胞积累而导致的二次损伤。这种增强的吞噬凋亡细胞过程与神经保护和视网膜功能改善有关，这通过视网膜电图测量得以证实。有趣的是，缺乏HDAC3的小鼠表现出血管完整性和血-视网膜屏障的保存，这表明吞噬凋亡细胞过程具有神经和血管双重保护作用（Shahror等，2024b）。
为了将骨髓细胞HDAC3缺失的保护表型与吞噬凋亡细胞过程联系起来，我们开发了体内和体外吞噬凋亡细胞过程实验（Shahror等，2024b）。无论是体外还是体内实验中，骨髓细胞HDAC3缺失都增强了吞噬凋亡细胞过程，我们的数据首次表明HDAC3会削弱巨噬细胞的吞噬凋亡细胞反应并加重视网膜损伤，从而突显了靶向HDAC3治疗以促进骨髓细胞介导的视网膜修复的潜力。这些发现还表明，靶向骨髓细胞中的HDAC3可能在其他中枢神经系统炎症和缺血性疾病中有更广泛的应用。
HDAC3在吞噬凋亡细胞过程中抑制作用的机制见解
从机制上讲，我们发现HDAC3缺失会增强已知支持吞噬凋亡细胞过程的酶精氨酸酶1（A1）。A1促进精氨酸转化为鸟氨酸，后者进一步通过鸟氨酸脱羧酶（ODC）转化为腐胺（Shosha等，2023）。研究表明，巨噬细胞依赖A1/ODC途径在初始吞噬后持续清除凋亡细胞。A1/ODC将来自凋亡细胞的精氨酸和鸟氨酸转化为腐胺，从而增加Rac1蛋白的激活，该蛋白介导了内化凋亡细胞所需的肌动蛋白重塑，从而促进后续轮次的吞噬凋亡细胞过程（Yurdagul等，2020；Mehrotra和Ravichandran，2022）。HDAC3和A1在一个负反馈回路中相互调节，其中一个的表达抑制另一个（Shosha等，2023）。在HDAC3敲除的巨噬细胞中，A1上调，而HDAC3缺失的促吞噬凋亡细胞效应似乎部分依赖于A1，其他分子机制也可能参与其中，目前我们实验室正在进行研究。
HDAC3抑制作为缺血性视网膜病变的治疗手段
我们证明，HDAC3抑制是一种有前景的视网膜IR损伤治疗方式。在野生型小鼠中，玻璃体内注射HDAC3抑制剂RGFP966复制了骨髓细胞HDAC3缺失的保护效果。该治疗缓解了IR损伤引起的视网膜神经变性和变薄（Shahror等，2024b）。HDAC3在视网膜中大量表达。Broad研究所提供的公开单细胞RNA测序数据显示，HDAC3在人和小鼠视网膜的大多数细胞类型中均有表达，但表达量有所不同（Tarhan等，2023；见图2）。测量小鼠视网膜中不同HDAC的活性显示，HDAC3单独占总HDAC活性的42%（Fan等，2016）。这种普遍的基础表达可能对使用HDAC3药理学抑制剂治疗构成挑战。然而，我们的数据显示，HDAC3在小鼠模型和人类糖尿病性视网膜病变样本中，视网膜缺血后骨髓细胞中病理性上调（Shahror等，2024b）。玻璃体内注射HDAC3抑制剂可能优先抑制骨髓细胞中HDAC3的病理性上调。因此，HDAC3抑制可能用于治疗各种视网膜缺血性疾病，为保护视力提供了新的方法。
HDAC3抑制在其他神经退行性疾病中的作用
除了缺血性视网膜病变，HDAC3抑制还被证明是多种神经退行性疾病的有效治疗策略，包括中风、创伤性脑损伤、脊髓损伤和阿尔茨海默病。在这些情况下，无论是HDAC3缺失还是抑制，都被证明可以缓解神经炎症和氧化应激，这两者都显著导致神经元损伤和疾病病理（Rosete等，2024）。许多研究利用骨髓细胞中HDAC3特异性基因敲除的小鼠模型，调查了HDAC3在神经退行性疾病中的有害影响。这些研究将HDAC3抑制剂的有益效果归因于其对骨髓细胞群体中HDAC3活性的抑制。是否HDAC3抑制在这些疾病中的保护作用涉及吞噬凋亡细胞过程仍有待确定。
未来方向与考虑
需要进一步研究将这些发现转化为临床应用，并为视网膜疾病患者开发有效的治疗方法。以下列出了一些未来的考虑因素和研究方向。
HDAC3的潜在下游靶点
需要进一步研究以充分了解HDAC3调控吞噬凋亡细胞过程和炎症的分子机制。我们实验室正在进行研究，以确定HDAC3抑制如何增强吞噬凋亡细胞过程。识别HDAC3的其他下游分子可能为增强吞噬凋亡细胞过程和开发新疗法提供额外目标。
HDAC3在血管生成中的潜在作用
缺血性视网膜病变的一个重要方面是慢性缺血引发的病理性血管生成（见图1）。病理性血管生成是糖尿病性视网膜病变晚期阶段（也称为增殖性糖尿病性视网膜病变或PDR）的关键特征。虽然我们的数据支持HDAC3抑制作为缺血性视网膜疾病的治疗策略，但HDAC3在视网膜血管生成中的作用尚未研究。我们使用的IR损伤模型仅模拟了糖尿病性视网膜病变的缺血阶段，并未模拟增殖性糖尿病性视网膜病变中的视网膜病理性血管生成。我们实验室正在使用视网膜血管生成模型，研究HDAC3在骨髓细胞和其他细胞类型（如内皮细胞）中的潜在促血管生成作用。
开发临床可用的抑制剂及靶向递送
迄今为止，尚无临床上可用的特异性HDAC3抑制剂。当前的临床HDAC抑制剂缺乏特异性，导致各种副作用。因此，开发用于临床的特异性HDAC3抑制剂至关重要。此外，使用递送载体靶向骨髓细胞中的HDAC3可能有助于减轻不良反应。
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