近日，Adriana Di Polo等人在《Science Advances》杂志上发表了一篇题为“Insulin restores retinal ganglion cell functional connectivity and promotes visual recovery in glaucoma”的研究论文。该研究揭示了胰岛素能够通过激活mTOR通路，促进视网膜神经节细胞（RGCs）的树突和突触再生，从而恢复这些细胞的功能和视觉行为。

 

研究背景与目的：

青光眼是一种常见的眼科疾病，其特征是视网膜神经节细胞（RGCs）的退化和死亡，导致视野逐渐丧失。目前的治疗方法主要是降低眼内压，但这种方法并不能逆转已经发生的视网膜损伤。因此，寻找能够促进RGCs再生的方法成为研究的重点。

 

实验设计与结果：

为了评估胰岛素对RGCs树突再生的作用，研究人员通过在小鼠眼内注射磁性微珠来模拟眼部高压（OHT）状态。实验发现，OHT导致RGCs树突显著退缩，而仅仅降低眼压并不能促进树突再生。然而，胰岛素治疗能够有效促进这些树突再生，恢复其长度、覆盖面积和分支数量。研究还显示，局部使用的胰岛素可以穿透角膜到达视网膜，表明胰岛素有助于RGCs在OHT条件下实现树突再生。

 

突触再生与mTOR通路的作用：

进一步的实验显示，在OHT条件下，RGCs与双极细胞之间的兴奋性突触显著减少，而胰岛素治疗能够恢复这些突触的关键蛋白（PSD95和VGLUT1）的表达。通过使用带有红色荧光蛋白标签的病毒载体，研究人员可视化并量化了再生树突上的突触复合体，发现胰岛素治疗能够显著恢复近端及远端RGCs树突上兴奋性突触的密度。此外，胰岛素对不同RGC亚型的突触恢复效果一致，这意味着胰岛素治疗可以独立于RGC亚型及其与胞体的距离，全面恢复再生树突上的兴奋性突触密度。

 

mTORC1和mTORC2在树突再生中的作用：

mTORC1和mTORC2是关键的调节器，其中mTORC1主要负责mRNA翻译和蛋白质合成，而mTORC2则调控细胞骨架的组织和细胞生长。研究者利用靶向短干扰RNA（siRNA）抑制了mTORC1的下游效应蛋白S6K和4EBP1，以探究它们在胰岛素介导的树突再生中的作用。

 

结果显示，敲低S6K完全阻止了胰岛素诱导的树突再生，导致RGCs的树突缩短且分支减少，而4EBP1的敲低并未影响再生过程。此外，S6K的再生作用在不同类型的视神经损伤（如创伤性视神经损伤）中均得到了验证，表明S6K是胰岛素依赖的RGC树突再生的关键调节因子。

 

S6K与SIN1的作用机制：

研究还发现S6K可以通过磷酸化mTORC2的关键成分SIN1来影响其活性，而SIN1的磷酸化是胰岛素介导的树突再生所必需的。具体来说，S6K磷酸化了SIN1的Thr86和Thr398位点，促进了mTORC2的激活。SIN1的敲低显著抑制了胰岛素诱导的RGC树突再生，表明SIN1在这一过程中起着关键作用。此外，SIN1的磷酸化还与Akt的激活有关，Akt进一步激活mTORC1，形成正反馈循环，从而增强蛋白质翻译和树突再生。这说明mTORC1和mTORC2通过SIN1相互作用，共同促进胰岛素诱导的RGC树突再生。

 

视觉功能恢复：

研究人员利用OHT诱导的损伤模型考察了胰岛素治疗对RGC存活的影响。结果显示，在OHT后使用胰岛素治疗，能够显著提高RGC的存活率，维持其密度接近未受损的对照组水平，而对照组中使用生理盐水治疗的视网膜则表现出明显的神经元死亡。此外，通过单细胞钙离子（Ca²⁺）信号记录分析，发现胰岛素治疗恢复了RGC的光刺激引发的Ca²⁺瞬态动态，表现为Ca²⁺衰减时间缩短，与未受损伤的对照组相似。功能性测试表明，胰岛素治疗还能显著改善视力表现，使高眼压引起的视觉损伤得以恢复。

 

结论：

本研究结果表明，胰岛素治疗是一种有效的再生策略，能够促进青光眼患者RGCs的树突和突触再生，恢复神经回路功能，为胰岛素在青光眼和其他视神经病变中的应用提供了新的见解。