光氧化应激介导的光感受器退化与视网膜炎症的抑制：人参皂苷Re的实验研究

作者及机构
本研究由Jie Chang、Yujue Wang、Jing Xu、Xiaoye Du、Jingang Cui、Teng Zhang和Yu Chen共同完成，作者团队来自上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院（Yueyang Hospital of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine, Shanghai University of Traditional Chinese Medicine）、上海市中医药研究院临床药理研究所（Clinical Research Institute of Integrative Medicine, Shanghai Academy of Traditional Chinese Medicine）以及分子药理学实验室（Laboratory of Clinical and Molecular Pharmacology）。研究发表于2023年6月的《Journal of Neuroimmune Pharmacology》，DOI为10.1007/s11481-023-10073-y。

学术背景
光感受器（photoreceptors）是视网膜中负责光信号转换的一级感觉神经元，其退化是年龄相关性黄斑变性（AMD）和视网膜色素变性（RP）等不可逆视力损伤的核心病理机制。光感受器因独特的解剖结构（富含多不饱和脂肪酸的视杆外节）、高代谢需求（线粒体密集）及光传感功能，极易受到光氧化应激（photooxidative stress）和脂质过氧化（lipid peroxidation）的损伤。此外，小胶质细胞（microglia）异常激活引发的神经炎症会加速光感受器退化。目前临床尚缺乏基于机制的光感受器保护药物，而天然产物因其抗氧化和抗炎特性成为研究热点。人参皂苷Re（ginsenoside Re, Re）是人参的主要活性成分之一，既往研究显示其具有膜抗氧化和抑制小胶质细胞炎症的潜力，但其在光氧化应激介导的光感受器退化中的作用尚未明确。本研究旨在探索Re通过调控氧化应激和神经炎症通路保护光感受器的药理学潜力。

研究流程与方法
1. 动物模型与处理
- 研究对象：4周龄雌性BALB/c小鼠，分为正常对照组（无光暴露）、光暴露+溶剂对照组（30% DMSO）、光暴露+Re治疗组（5/25/100 mg/kg）。
- 光暴露模型：暗适应24小时后，以15,000 lux白光LED照射30分钟诱导光氧化应激。Re在光暴露前15分钟腹腔注射。

1. 氧化应激与脂质过氧化检测

   • 活性氧（ROS）原位检测：光暴露后3小时或1天，腹腔注射荧光探针二氢乙锭（DHE），通过冷冻切片和荧光显微镜观察视网膜外核层（ONL）的ROS水平，ImageJ定量分析。
     
   • 4-羟基壬烯醛（4HNE）免疫组化：光暴露后1天，检测脂质过氧化标志物4HNE在视网膜的表达。
     

2. 视网膜结构与功能评估

   • 光学相干断层扫描（OCT）：光暴露后7天，测量视网膜各层厚度，重点关注外核层（ONL）、内外节（IS/OS）。
     
   • 视网膜电图（ERG）：暗适应16小时后记录闪光ERG的a波（光感受器功能）和b波（双极细胞功能）。
     
   • 组织学与免疫组化：HE染色计数光感受器细胞核；免疫荧光检测视紫红质（rhodopsin）、视锥蛋白（S-opsin/M-opsin）的定位及小胶质细胞标记物IBA1/CD68。
     

3. 转录组学分析

   • RNA测序（RNA-seq）：光暴露后1天提取视网膜RNA，通过Illumina平台测序，DESeq2分析差异表达基因（DEGs），GSEA富集分析通路（如氧化应激、神经炎症、光转导）。
     
   • 实时定量PCR验证：检测光转导相关基因（如CNGA1、RHO）及炎症因子（CCL2、IL1B）的表达。
     

4. 胶质细胞反应评估

   • Müller细胞胶质化：免疫组化检测胶质纤维酸性蛋白（GFAP）的异常表达及谷氨酰胺合成酶（GLUL）的功能变化。
     

主要结果
1. Re抑制视网膜氧化应激
- 光暴露后ONL的ROS水平显著升高（p<0.001），而100 mg/kg Re治疗组ROS接近正常水平（p<0.001）。4HNE表达在Re组降低50%（p<0.01），证实Re抑制脂质过氧化。

1. 保护光感受器结构与功能

   • OCT显示Re组ONL和IS/OS厚度显著保留（p<0.001），HE染色显示光感受器核数量增加2倍（p<0.01）。
     
   • ERG的a波和b波振幅在Re组恢复至正常80%（p<0.001），视紫红质和视锥蛋白的OS定位未出现光暴露组的异常弥散。
     

2. 调控基因表达谱

   • RNA-seq发现Re逆转光暴露导致的氧化应激通路（如ROS代谢，p<0.01）和光转导通路（如CNGA1、RHO，p<0.05）的异常。
     
   • 炎症相关基因（CCL2、TLR4）和小胶质细胞激活标记物（CD68）表达降低60%（p<0.001）。
     

3. 抑制神经炎症与胶质化

   • IBA1+小胶质细胞在Re组的ONL浸润减少70%（p<0.001）；GFAP免疫阳性面积降低50%（p<0.01），GLUL表达恢复（p<0.05），表明Müller细胞稳态改善。
     

结论与价值
本研究首次证实人参皂苷Re通过双重机制（抗氧化+抗炎）减轻光氧化应激介导的光感受器退化：
1. 科学价值：揭示了Re通过抑制脂质过氧化和维持光转导通路完整性直接保护光感受器，同时通过调控小胶质细胞和Müller细胞的反应间接维护视网膜稳态。
2. 应用潜力：为AMD和RP等疾病的治疗提供了天然药物候选，尤其适用于多机制干预的复杂病理场景。

研究亮点
1. 多维度验证：从氧化应激、基因表达、细胞形态到功能（ERG）的系统性分析。
2. 创新模型：结合高强度光暴露的急性损伤模型与慢性退化相关的分子标记（如4HNE、IBA1）。
3. 跨学科意义：将传统中药成分的神经保护作用机制与现代视网膜退行性疾病研究结合，为“中西医结合”提供分子证据。

其他发现
Re对双极细胞树突（PKCα标记）的保护提示其可能通过维持视网膜神经网络完整性间接支持视力功能，这一发现为后续研究开辟了新方向。