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RPGR与USH2A相关视网膜变性中视锥细胞结构与功能的比较研究

期刊:American Journal of OphthalmologyDOI:10.1016/j.ajo.2023.01.006

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主要作者及研究机构
本研究的主要作者包括Paul S. Micevych、Jessica Wong、Hao Zhou、Ruikang K. Wang、Travis C. Porco、Joseph Carroll、Austin Roorda和Jacque L. Duncan。研究团队来自多个机构,包括加州大学旧金山分校眼科系、华盛顿大学生物工程系、威斯康辛医学院眼科与视觉科学系以及加州大学伯克利分校视光与视觉科学学院。该研究于2023年1月9日被接受,并发表在《American Journal of Ophthalmology》期刊上。

学术背景
本研究的主要科学领域是视网膜退行性疾病,特别是与RPGR和USH2A基因相关的视网膜变性。RPGR基因突变与X连锁视网膜色素变性(X-linked retinitis pigmentosa, XLRP)相关,而USH2A基因突变则与常染色体隐性视网膜色素变性(autosomal recessive retinitis pigmentosa, ARRP)和Usher综合征2型(Usher syndrome type 2, USH2)相关。这两种基因均在光感受器连接纤毛中表达,影响蛋白质在光感受器内段和外段之间的运输。尽管已有研究表明RPGR和USH2A相关的视网膜变性均会导致视锥细胞结构和功能的退化,但关于这两种基因突变导致的视锥细胞退化的具体差异尚不明确。因此,本研究旨在通过多模态视网膜成像技术比较RPGR和USH2A相关视网膜变性中视锥细胞的结构和功能,以揭示其退化模式的异同。

研究流程
本研究为一项多中心、回顾性、观察性、横断面研究,共纳入44只患眼(28名参与者)和7只正常眼(6名参与者)。患眼分为三组:13只眼(9名参与者)为RPGR相关XLRP,15只眼(10名参与者)为USH2A相关USH2,16只眼(9名参与者)为USH2A相关ARRP。研究采用多种成像技术对视网膜结构、功能和血流进行测量和分析,具体流程如下:

  1. 结构测量

    • 使用自适应光学扫描激光眼底镜(adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy, AOSLO)测量视锥细胞间距和密度。
    • 使用光学相干断层扫描(optical coherence tomography, OCT)测量光感受器内段(inner segment, IS)、外段(outer segment, OS)和外核层(outer nuclear layer, ONL)的厚度。
    • 使用OCT血管成像(OCT angiography, OCTA)研究脉络膜毛细血管血流缺损百分比(choriocapillaris flow deficit percent, CCFD)。
  2. 功能测量

    • 使用眼底引导的微视野计(fundus-guided microperimetry)评估区域性视网膜敏感性。
  3. 数据分析

    • 所有测量数据在指定区域进行比较,采用方差分析(ANOVA)和配对比较,调整疾病持续时间和偏心距的影响。

主要结果
1. 结构结果
- RPGR组的OS、IS和ONL厚度均显著低于正常组(OS: p < .001, IS: p = .001, ONL: p = .005)、USH2组(OS: p = .01, IS: p = .03, ONL: p = .03)和ARRP组(OS: p = .001, ONL: p = .03)。
- RPGR组和USH2组的视锥细胞间距均显著大于正常组(RPGR: p = .03, USH2: p = .048)。
- RPGR组的CCFD显著高于USH2组(p = .02)。

  1. 功能结果
    • RPGR组、USH2组和ARRP组的区域性视网膜敏感性均显著低于正常组(RPGR: p = .004, USH2: p = .02, ARRP: p = .009),但组间无显著差异。

结论
本研究发现,RPGR相关视网膜变性在外视网膜结构和脉络膜毛细血管血流方面比USH2A相关变性更为异常,而区域性视网膜敏感性在两组间无显著差异。这表明RPGR相关变性在结构退化更为严重的情况下,功能相对保留,提示功能下降可能主要是由于视锥细胞数量减少而非剩余细胞功能障碍所致。这些发现为未来针对RPGR和USH2A相关视网膜变性的基因治疗试验提供了重要的参考依据。

研究亮点
1. 重要发现
- RPGR相关视网膜变性在OS厚度和CCFD方面表现出更严重的退化。
- RPGR和USH2A相关变性在区域性视网膜敏感性方面无显著差异。

  1. 方法创新

    • 采用多模态视网膜成像技术(AOSLO、OCT、OCTA和微视野计)进行综合评估。
    • 通过调整疾病持续时间和偏心距的影响,提高了数据分析的准确性。
  2. 研究意义

    • 揭示了RPGR和USH2A相关视网膜变性在视锥细胞退化和功能保留方面的差异,为基因治疗提供了新的思路。

其他有价值的内容
本研究还指出,RPGR相关变性的OS厚度可能作为基因治疗试验中的重要结构疗效指标。此外,研究团队开发了用于视锥细胞间距和密度分析的定制软件,进一步提高了数据处理的效率和准确性。这些技术和方法的应用为未来类似研究提供了宝贵的参考。

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