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高度近视(High myopia, HM)是一种严重的近视形式，并具有更高的青光眼、白内障和黄斑变性的风险。遗憾的是，目前对于高度近视患者没有经过证实的有效或安全的治疗方法。因此，阐明高度近视的潜在机制并探索有效的策略以延缓其发生和发展是十分必要的。高度近视的特点是眼睛的眼轴长度过度延长，这主要归因于巩膜变薄。之前的研究表明，细胞外基质(ECM)重塑，特别是涉及主要ECM成分I型胶原蛋白，导致巩膜厚度下降，削弱了巩膜的结构框架并引发近视。流行病学研究已证实高度近视存在多种环境危险因素。
在过去的二十年里，肠道微生物群已被确立为维持整体机体稳态的关键环境因素。值得注意的是，最近有研究将微生物群与多种疾病中的胶原重塑和纤维化联系起来。此外，肠道微生物群与眼部疾病之间的联系越来越受到关注，有证据表明肠道微生物群参与了葡萄膜炎以及年龄相关性黄斑变性等疾病的发生和发展。然而，肠-眼轴在高度近视中的潜在作用尚未得到研究。
2024年8月27日(当地时间)，复旦大学附属眼耳鼻喉科医院竺向佳、卢奕，于期刊Cell Discovery发表题为“Gut microbiota-derived indole-3-acetic acid suppresses high myopia progression by promoting type I collagen synthesis”的论文。该研究表明，肠道微生物来源的代谢产物吲哚-3-乙酸(3-IAA)通过促进I型胶原蛋白合成来抑制高度近视进展，这为高度近视发病机制中肠道微生物群-眼信号轴提供了新见解，并提出了通过重塑肠道微生物群和补充3-IAA来干预高度近视的新策略。
肠道微生物群与宿主之间的相互作用主要通过肠道微生物产生的代谢物发生。这些微生物代谢物是微生物代谢过程中产生的小分子物质，包括短链脂肪酸、次级胆汁酸和色氨酸代谢物，在维持组织稳态方面发挥着关键作用。
近年来，有证据表明高度近视与系统性代谢之间可能存在联系。与低屈光度个体相比，高度近视患者的血清代谢组学特征存在显著差异。此外，补充ω-3多不饱和脂肪酸已被证明对眼轴长度延长具有保护作用。这些发现强调了代谢物在高度近视中的潜在重要性。因此，研究团队推测，肠道微生物可能通过某些代谢物影响胶原重塑参与高度近视的发展。
在该研究中，研究团队应用16S rRNA测序和代谢组学分析来研究高度近视患者的肠道微生物群和相关代谢物的特征及其与高度近视表型的关联。该研究观察到高度近视患者的肠道微生物群特征发生了改变，与健康对照组相比，益生菌的丰度显著降低(尤其是Akkermansia)。随后进行的靶向代谢组学分析揭示，高度近视患者的血浆中肠道微生物来源的代谢物3-吲哚乙酸(3-IAA)水平显著降低，这与益生菌的减少密切相关，益生菌及其代谢产物3-IAA均与高度近视的严重程度呈负相关。遗传分析确定，肠道微生物群与近视风险存在因果关系。
图1. 肠道微生物群通过3-IAA-SP1-COL1A1通路调节高度近视(HM)的进展
值得注意的是，当高度近视模型小鼠接受来自健康供体的粪便微生物移植(FMT)后，血浆中3-IAA水平增加，同时高度近视进展得到减缓，以及巩膜中I型胶原α1(COL1A1)的表达得到更好的维持。此外，口服3-IAA也能达到类似效果。机制研究表明，3-IAA通过促进转录因子SP1在COL1A1启动子上的富集，进而激活COL1A1的转录。总的来说，该研究为高度近视发病机制中肠道微生物群-眼信号轴提供了新见解，并提出了通过重塑肠道微生物群和补充3-IAA来干预高度近视的新策略。
注：文中插图源于 Cell Discovery
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41421-024-00709-5
来 源 复旦大学附属眼耳鼻喉科医院
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