国内外目前对于将光遗传学技术应用于泌尿系统治疗相关疾病还处于探索阶段。
LUTS（Lower Urinary Tract Symptoms）的全称是下尿路症状，它是由多种原因导致的膀胱和尿道功能障碍引起的，涉及神经、肌肉和激素调节等多个环节。这些因素可能导致储尿期和排尿期出现异常，从而引发一系列不适症状。
1.下尿路症状简介
储尿期症状：主要表现为尿急、尿频、夜尿增多及急迫性尿失禁等。尿急是指一有尿意就必须马上排尿，否则可能会有尿失禁的情况发生；尿频指的是排尿次数明显增多，白天排尿超过7次，夜间超过2次，但每次尿量不多；夜尿增多是指夜间排尿次数和量均增多，严重影响睡眠质量；急迫性尿失禁则是指尿急时不能控制尿液而发生的尿失禁。
排尿期症状：主要包括尿等待、尿流中断、尿流变细、尿滴沥、排尿费力等。这些症状会严重影响患者的排尿过程，导致排尿不畅，排尿时间延长。
排尿后症状：主要表现为尿不尽和排尿后滴沥。尿不尽是指排尿后仍有尿意，感觉膀胱内仍有尿液未排尽；排尿后滴沥则是指排尿结束后仍有少量尿液从尿道口滴出。
其他相关症状：主要包括血尿、疼痛和感染等症状。血尿是指尿液中带有血液，可能是淡粉色、红色或茶色。疼痛是指排尿时或排尿后可能会感觉到耻骨上区、会阴部或背部的疼痛。感染迹象是指如尿液浑浊、异味，以及伴随发热等全身症状，提示可能存在尿路感染。
2.经皮光神经调节缓解膀胱疼痛的作用
Wallace等人在《经皮光神经调节：小鼠尿路中的光遗传学》中初步探讨了光遗传学在缓解膀胱疼痛中的作用。
通过向坐骨神经注射具有兴奋性视蛋白ChR2（H134R）的腺相关病毒6型（AAV6）并用蓝光照射，小鼠的膀胱疼痛和足部疼痛都得到了抑制。
潜在的机制可能是后爪神经冲动可以破坏支配膀胱的纤维，类似于经皮胫骨刺激。Wallace等作者指出，c-纤维可能在这一过程中起着至关重要的作用。
3.c-感觉纤维与膀胱疼痛具有相关性
Samineni等人在环磷酰胺诱导的间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征模型中证实了这一假设，该模型采用环磷酰胺使c-纤维兴奋性增加和慢性盆腔疼痛症状，包括膀胱充血疼痛、尿急和尿频。并通过转基因方式在c-纤维中选择性表达抑制视蛋白Arch。
结果表明，在高囊内压力下，感觉传入信号的沉默抑制了膀胱膨胀引起的伤害感受。本研究证实了痛觉纤维在与损伤或炎症相关的膀胱疼痛中的作用。然而，光照并没有导致膀胱的基础压力、峰值压力和阈值压力的统计学差异。
4.在膀胱感觉纤维表达光敏蛋白对排尿功能具有调节作用
DeBerry等人研究了感觉纤维对排尿功能的调节，将ChR2转导至两种传入纤维：非选择性阳离子通道Trpv1谱系神经元和电压门控钠通道蛋白Nav 1.8+谱系神经元。
在Nav 1.8+谱系神经元表达ChR2的小鼠中，无论是否进行膀胱膨胀预处理，都观察到膀胱收缩。
相比之下，在Trpv1谱系表达ChR2的小鼠中，预处理膀胱膨胀是高振幅收缩不可或缺的先决条件，这表明c-纤维的功能是排尿的调节剂，而不是启动剂。不同的阈值和感觉传入纤维的投射可以解释上述结论。
5.光遗传学刺激前扣带皮层神经元（ACC）诱导膀胱内压力和排尿反射的变化
Takanori Mochizuki等人在ACC中注射AAV-CaMKII-ChR2（腺相关病毒-钙调蛋白依赖型蛋白激酶II-通道视蛋白-2）的小鼠进行了一项实验。即使在ACC中局部表达ChR2的小鼠中，通过光刺激激活ACC中的兴奋性神经元也会导致膀胱压力增加。
此外，Thy1-ChR2小鼠和注射AAV-CaMKII-ChR2的小鼠之间的膀胱收缩参数（ICI、TP和Pmax）没有区别。表明 Thy1-ChR2中对邻近皮质区域可能的人工刺激可以忽略不计。
光遗传学标测实验表明，刺激ACC比刺激邻近的运动皮层更有效地诱导膀胱压力升高。最近的一份报告显示，激活M1的尾部通过PMC诱导排尿反射。我们的结果表明，ACC在 LUT 功能中的作用与尾部M1相似，但ACC和M1之间的差异仍有待研究。
已知ACC可投射到各个大脑区域，包括排尿相关区域，如额叶皮层、运动皮层、下丘脑、PAG和PMC。通过确定ACC的下游靶点，神经活动的通路特异性操作和记录将阐明每个通路在LUT功能中的作用。
在临床实践中，经常对LUT功能障碍患者进行治疗性操作，例如留置尿道导管或清洁间歇性自行导尿，以治疗泌尿系统并发症。然而，这些治疗在随访期间仍可能导致进一步的泌尿系统问题，并影响患者的生活质量。
已有研究表明，光遗传学刺激膀胱、周围神经和脊髓可用于精确控制LUT功能，这些技术有望成为新的治疗方法。
尽管光遗传学应用于治疗LUTS仍处于探索阶段，存在如持续性的视蛋白表达和设备或电池的寿命等问题，但光遗传学技术具有创伤小，特异性高，成本低廉等优势，目前对于光遗传学技术的探索充分表明将该技术用于泌尿系统相关疾病包括LUTS的治疗具有广泛的前景。
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编辑：吴梦霞
审核：黄鹏程
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