神经营养因子-4作为治疗角膜损伤的潜在疗法:在擦伤和碱烧伤模型中促进上皮修复和神经再生

时间:2026年2月12日
来源:Experimental Eye Research

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角膜神经再生与组织修复机制研究显示,NT-4通过激活TrkB受体促进角膜上皮细胞迁移和轴突再生,有效加速角膜擦伤及碱烧伤愈合,恢复神经密度和透明度。

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戴苏|齐巧然|李金|张旭翔
首都医科大学宣武医院眼科,北京,100053,中国

摘要

角膜损伤和神经退化是与多种眼疾相关的复杂问题,在眼科领域面临着重大挑战。目前的治疗方法往往无法在损伤后完全恢复角膜神经功能和组织完整性,这凸显了开发新的再生策略的迫切需求。神经营养因子-4(NT-4)作为神经营养因子家族的一员,通过与TrkB受体结合在细胞存活和组织修复中发挥关键作用。本研究探讨了NT-4对角膜损伤的治疗潜力。体外实验表明,NT-4能够促进角膜上皮细胞的迁移和三叉神经节细胞的轴突生长,而这些效应可被TrkB特异性抑制剂ANA-12所抑制。在小鼠模型中,与对照组相比,NT-4加速了角膜擦伤和碱烧伤的愈合过程,提高了角膜神经密度,并恢复了角膜透明度。这些发现表明NT-4通过TrkB介导的机制在角膜上皮修复和感觉神经再生中起着关键作用,支持其作为治疗眼部表面损伤的候选药物。

引言

角膜是眼睛最外层的透明部分,提供了视觉系统总折射力的大约70%。它作为抵御外部病原体、机械损伤和环境刺激的重要物理和化学屏障[1]。其结构完整性的损害是全球视力障碍和眼部疾病的主要原因,因此迫切需要开发有效的治疗方法[2, 3]。
角膜上皮擦伤是最常见的眼部表面损伤类型,主要由机械性损伤引起,如不正确的隐形眼镜使用和异物侵入,此外在屈光手术过程中也常会去除角膜上皮[4]。虽然轻度擦伤通常在24至48小时内愈合,但愈合延迟可能导致严重的并发症,如反复性角膜糜烂综合征、细菌性角膜炎和慢性疼痛,这些都会显著降低患者的生活质量[5]。相比之下,角膜碱烧伤属于紧急情况,因为碱性物质会迅速对眼睛造成严重损伤,可能导致不可逆的伤害。目前用于治疗擦伤的方法未能有效加速愈合,而针对碱烧伤的疗法往往无法防止疤痕形成和新血管的生长。因此,超过30%的严重病例可能会出现持久的不透明现象。这些挑战凸显了创新性和针对性治疗的迫切需求[2]。
神经营养因子家族包括神经生长因子(NGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)、神经营养因子-3(NT-3)和神经营养因子-4(NT-4)[6]。最初的研究主要强调了神经营养因子在神经元存活和突触可塑性中的作用。然而,最近的研究表明,神经营养因子也影响非神经元组织,它们通过高亲和力的酪氨酸激酶受体和低亲和力的p75NTR受体调节上皮细胞增殖、免疫反应和组织修复[7, 8, 9]。NT-4在周围神经修复中具有特定作用,这使其在相关领域具有独特的应用潜力[10, 11]。NT-4是眼部表面治疗的理想选择,因为它可以选择性地激活TrkB受体,并具有优异的稳定性和靶向组织分布能力,有助于在眼部微环境中保持其生物活性[12, 13, 14]。
角膜是体内神经分布最密集的组织之一,三叉神经感觉神经对其上皮层的健康至关重要[3]。这些神经利用神经肽和生长因子调节干细胞活性和屏障功能。损伤会破坏神经功能,阻碍上皮修复,从而导致细胞迁移减少、凋亡增加和屏障完整性受损,最终延缓愈合过程[6]。虽然NGF已被批准用于治疗神经营养性角膜炎,但NT-4在擦伤和碱烧伤等损伤中的潜力尚未得到充分研究[15]。关键问题包括NT-4是否能够促进上皮再生并恢复损伤后的感觉神经功能。
本研究评估了外源性NT-4在角膜擦伤和碱烧伤实验模型中的治疗潜力。我们假设NT-4可能通过两种互补的过程促进修复:一是通过促进与再上皮化相关的上皮细胞行为来支持角膜上皮伤口愈合;二是通过促进感觉神经再生来帮助神经损伤后的恢复。通过评估角膜透明度、上皮伤口闭合速度和角膜神经密度,我们旨在更明确NT-4在上皮修复和神经再生中的作用,并为其作为治疗策略的潜力提供临床前支持。

伦理批准和动物护理

从SPF Biotechnology Co., Ltd.(北京,中国)购买了8周大的雄性C57BL/6小鼠,并将其饲养在无病原体的环境中,确保无可见疾病。所有实验均获得了首都医科大学动物使用和护理委员会的批准,并按照机构指南进行。

试剂和治疗方法

对于体外实验,NT-4(MedChemExpress,目录号:HY-P7272)被重新配制成PBS溶液(100 μg/ml),然后稀释至最终浓度(0,

神经营养因子-4通过TrkB受体途径促进角膜上皮细胞迁移

本研究使用CCK-8方法评估了外源性NT-4和ANA-12对细胞存活的影响。结果显示,NT-4处理组之间的细胞存活率没有显著差异,低剂量ANA-12处理组之间的细胞存活率也没有显著差异(图1A和1B)。
NT-4以浓度依赖的方式加速了伤口闭合,50 ng/mL的浓度显著增强了愈合效果(p<0.05)。最明显的效应出现在100–200

讨论

本研究系统验证了NT-4在修复眼部表面角膜损伤中的作用。这是通过使用体外细胞模型(包括原代角膜上皮细胞和三叉神经节细胞)以及体内病理模型(包括角膜上皮擦伤和碱烧伤)来实现的。主要发现证实NT-4对角膜修复具有双重调节作用。具体而言,NT-4直接

结论

本研究探讨了NT-4在角膜伤口修复中的作用。通过使用体外细胞模型和体内小鼠模型,我们系统地揭示了NT-4在角膜损伤修复中的关键作用。这项研究为更好地理解角膜损伤修复过程提供了理论框架,并为进一步研究NT-4的具体机制及开发靶向或缓释药物递送系统奠定了基础。

作者贡献声明

戴苏:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 初稿,可视化,数据分析,概念化。齐巧然:撰写 – 初稿,可视化,验证,软件使用,资源管理,项目协调,方法学,数据分析。李金:撰写 – 审稿与编辑,可视化,验证,资源管理,项目协调,研究实施,数据分析,概念化。张旭翔:撰写 – 审稿与编辑,研究实施,资金获取,

未引用的参考文献

46.; 47.; 48..

利益声明

作者声明没有已知的竞争利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

利益冲突声明

☒ 作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了首都医学发展基金会(资助编号:2024-2-20113)和国家自然科学基金(资助编号:82471906)的支持。时间线图使用BioRender.com生成。

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