2024年9月，我们团队在高质量老牌期刊《Journal of Experimental Medicine》（IF: 15.3）发表了题为Transport of β-amyloid from Brain to Eye Causes Retinal Degeneration in Alzheimer’s Disease的论文。
文章揭示了Aβ脑眼转运导致阿尔茨海默病视网膜病变，并提出了脑眼转运的三种方式，这可能是眼科和神经退行性疾病中全新的治疗靶点。
最后通讯作者 | 刘庆淮教授
“ 科研的价值在于转化，灵感的获得在于交流！结合视网膜与脑的密切联系以及人口老龄化和AD高发的趋势，我们未来的研究将重点探索眼淋巴系统在AD和其他脑眼相关疾病中的作用，以推动神经退行性疾病中的早发现、早干预、早治疗。”
曹秋晨博士 | 第一作者
“ 我们团队利用单细胞测序、免疫荧光多标、3D成像、小鼠MRI、脑立体定位示踪等先进技术，研究了阿尔茨海默病（AD）患者、AD小鼠模型及衰老模型中脑眼的病理改变，并深入探讨了脑眼排泄系统及AQP4在这一过程中的调控作用。通过共聚焦显微镜和MRI成像技术，我们精确追踪了Aβ的转运路径，并结合单细胞转录组分析和视觉行为学检测，揭示了Aβ如何沿视神经鞘膜、神经轴突及血管周围间隙途径从脑转运至视网膜。研究还发现，AQP4极性异常与视网膜中的Aβ沉积及视功能损伤密切相关。这些技术的结合不仅验证了眼淋巴系统在脑-眼Aβ转运中的关键作用，还以临床基础相结合、脑眼学科交叉的视角为AD视网膜病变提供了新的研究思路和治疗靶点。”
点击播放视频
01
“阿尔茨海默病不仅仅是脑病，也是眼病”
枢界导读：
越来越多的证据表明，阿尔茨海默病（AD）不仅影响脑，还涉及肝脏、肾脏和肠道等多个器官。AD患者常出现视觉障碍，如瞳孔反应异常和视野缺损，这些问题与视网膜的病理变化密切相关，包括视网膜神经节细胞退化和视网膜血管异常。通过观察视网膜的病理变化，眼睛为研究脑部病理提供了直接的证据。
然而这仍是一个崭新的研究领域，AD的视功能损伤，及眼部毒性蛋白Aβ的沉积情况仍存在争议！
● AD患者和小鼠模型眼部血管及眶周淋巴管存在Aβ沉积增多
AD患者的视网膜常出现视功能损伤、Aβ沉积和血管相关病变。Aβ主要积累在视网膜的内层，如视网膜神经节细胞层（GCL）、内网状层（IPL）和内核层（INL），且通常与血管相关。我们的研究使用Aβ抗体6E10对AD捐献者眼部组织进行免疫染色，发现Aβ主要集中在视网膜和视神经的血管周围间隙，并在眶周淋巴管中沉积。此外，Aβ也在房水排出途径和视神经轴突及间隙中发现。
在AD转基因鼠5×FAD小鼠中，我们也观察到类似于AD患者视网膜中的Aβ沉积增多。Aβ主要位于视网膜血管周围间隙，并在视神经轴突及间隙中发现。10月龄的5×FAD小鼠表现出视网膜自发荧光增加、视觉功能损伤、RPE吞噬功能异常和视网膜退行性病变。
02
视网膜Aβ如何积聚？
● 视网膜中Aβ的积聚不是由于视网膜本身产生增加
Aβ由淀粉样前体蛋白（APP）经β-分泌酶和γ-分泌酶切割产生，PS1是γ-分泌酶的关键组分。5×FAD小鼠模型中，APP和PS1在脑中的表达显著增加，但在视网膜中未见差异，表明视网膜中的Aβ积累不是由于原位生成增加。
03
视网膜Aβ从何处来？
枢界导读：
眼淋巴系统的发现：2020年，Nedergaard教授和Wang博士发现了清除视网膜废物的眼部类淋巴系统。但尽管发现了眼淋巴系统，关于脑和眼的直接连接及其在与AD相关的视网膜病变中的作用仍知之甚少。近期，耶鲁医学院的Yin博士报道了眼部淋巴系统在后眼与脑之间介导免疫反应的作用。但支配这种复杂脑-眼联系的具体分子机制仍不清楚。
● 脑源性Aβ通过脑眼淋巴途径转运至视网膜
对小鼠进行小脑延髓池立体定位注射Evans blue，发现Evans blue染料在视神经和视网膜中的分布显示出时间依赖性，并与血管密切相关。hAβ示踪剂在视神经和视网膜中也呈现出相似的分布模式，hAβ示踪剂在视神经鞘扩散，并通过血管旁间隙和视神经轴突到达视网膜。此外，视神经鞘膜淋巴管和眶周淋巴管也参与了脑源性Aβ的转运。MRI成像显示，Gd-DTPA在视神经中的信号逐渐增强。同时，在临床中CT脑池造影术的影像也显示脑眼通路存在的证据。这些结果揭示了从脑到眼的Aβ转运途径。
04
Aβ从脑到眼转运依赖的分子机制是什么？
枢界导读：
我们前期研究表明，脑类淋巴系统的毒性代谢物运输依赖于AQP4的极性。由于眼部类淋巴系统与脑类淋巴系统在细胞和分子结构上类似，我们推测AQP4可能介导了Aβ从脑到眼的转运。
● AQP4缺失减缓了脑到眼的Aβ转运速率
10月龄WT和5×FAD小鼠视网膜的单细胞测序结果显示，Aqp4主要在视网膜的胶质细胞中表达，包括星形胶质细胞和Müller胶质细胞。我们进一步在WT小鼠的视网膜和视神经中进行免疫荧光标记，发现AQP4在视网膜呈现蜂窝状的分布，主要集中在血管周围。
使用AQP4基因敲除（KO）小鼠，我们发现AQP4 KO小鼠的视神经中hAβ的扩散距离显著短于WT小鼠，视网膜中的hAβ分布也显著减少。因此，AQP4的缺失确实减缓了hAβ从脑到眼的转运速率。
05
眼部Aβ如何从眼内清除？
●视网膜Aβ通过眼部类淋巴系统-视神经鞘膜淋巴管途径清除
我们延长了hAβ示踪实验的时间窗，以探索其在视网膜的长期积累和清除，以及AQP4在疾病状态下的调节作用。结果显示，3天、7天和15天后，视网膜和视神经中仍可检测到较强的hAβ信号，但荧光强度逐渐下降。眼部Aβ沿着视网膜、视神经血管周围间隙，通过眶周淋巴管视神经鞘膜淋巴管排出到外周淋巴结。这表明，眼类淋巴系统-视神经鞘膜淋巴管途径可能在清除视网膜Aβ中发挥关键作用。
06
脑到眼的Aβ转运导致阿尔茨海默病视网膜病变的具体机制是什么?
●AQP4缺失或极性破坏加剧了脑源性Aβ引起的视网膜退化
注射hAβ1-42寡聚体后，注射后3天视功能未见显著变化，但注射后7天和15天视功能受损逐渐加重，视网膜厚度在7天和15天显著变薄。AQP4 KO小鼠中，hAβ的荧光强度高于WT小鼠，且通过视神经鞘膜淋巴管的清除显著减少，导致视功能恶化和视网膜病变加重。这表明，AQP4缺失或极性破坏会延缓Aβ从脑到眼的转运，阻碍长期清除，并加剧视网膜退行性病变。
提出两个新理论
● 脑脊液中的Aβ可由视神经鞘膜淋巴管途径、轴突间隙途径、动脉周围间隙途径三条脑眼通路转运至视网膜
● 可通过调控AQP4介导的眼部类淋巴系统，影响AD眼部病理改变
研究意义
● 解释了AD进程中眼部Aβ从何而来，到何处去，引发怎样的病理改变；
● 通过脑眼结合的角度为眼科、神经科的退行性病变探索新的发病机制及治疗靶点，脑眼结合的交叉研究对脑病及眼病具有重要的临床意义！
致谢
本研究由南京医科大学刘庆淮教授/肖明教授联合脑眼团队完成，合作者包括贝勒医学院霍玉庆教授，罗彻斯特大学和哥本哈根大学Maiken Nedergaard教授、王晓薇博士。
刘庆淮教授
肖明教授
编辑：曹秋晨、杨诗歌
排版：bonbon
审核：刘庆淮、肖明
作者联系方式：nydcqc@njmu.edu.cn
转载须知：
本文为枢界centrangle原创文献阅读笔记
如需转载请标明来源
扫描二维码，加入枢界脑眼学术交流平台
