2024 年 2 月 26 日，我国中山大学等多家科研团队强强联手在 Cell 发表了题为CRB1-associated retinal degeneration is dependent on bacterial translocation from the gut 的文章，研究结果表明，CRB1 相关的视网膜变性依赖于肠道细菌的易位，并发现抗菌药物有可能改善这种毁灭性的致盲疾病。
图片来源：Cell
主要研究内容
1. Rd8-SPF 小鼠视网膜病变区细菌的鉴定
自然发生的视网膜变性 8（rd8）突变小鼠（Crb1rd8/rd8 小鼠，以下简称 Rd8 小鼠）携带一个移码突变，已被广泛用作 CRB1 相关视网膜变性的模型。为了排除环境的影响，研究员们在特定无病原体（SPF）环境中建立了 Rd8 小鼠（Rd8-SPF）和野生型小鼠（WT-SPF）模型。
为了探索 Rd8-SPF 小鼠视网膜病变中的分子变化，他们对小鼠视网膜无病变区域和有病变区域的基因表达谱进行了分析，结果发现，在 Rd8-SPF 小鼠视网膜病变中高表达的基因涉及 「 细菌和病毒识别 」、促炎等相关信号通路。随后，借助荧光原位杂交实验，他们在病变区域发现了细菌，而正常视网膜区域未见细菌。通过透射电子显微镜也进一步证实了病灶内细菌的存在。
图 2. Rd8-SPF 小鼠视网膜病变区细菌的鉴定（图片来源：Cell ）
2. Rd8-SPF 小鼠结肠上皮存在缺陷
研究员们通过进一步的研究发现，CRB1 突变小鼠的血-视网膜屏障（BRB）在结构和功能上存在缺陷，这可能会导致细菌从脉络膜血管系统迁移到视网膜。由于在 Rd8 小鼠视网膜中发现的 7 种细菌中，有 5 种是存在于胃肠道的细菌，研究人员假设它们可能来源于肠道。后续针对胃肠道微生物群进行的宏基因组分析也证实了这一点。
透射电镜结果显示，Rd8-SPF 小鼠的许多结肠上皮细胞缺乏粘附连接，细胞内线粒体变成空泡状，位于结肠上皮细胞顶端表面的微绒毛更薄更长，并且结肠壁上 Il12a 基因的表达显著升高，表明 Rd8 小鼠的结肠炎症反应增强。因此，CRB1 在维持结肠上皮粘附体连接完整性中起着重要作用。后续的实验也表明，Rd8 小鼠结肠上皮屏障的结构缺陷会导致功能破坏，使肠道微生物群易位进入体循环，从而进入视网膜。
图 3. Rd8-SPF 小鼠肠上皮屏障在功能上被破坏（图片来源：Cell ）
3. 通过操纵系统细菌逆转 Rd8 小鼠视网膜表型
接下来，基于动物模型，研究员们发现 Rd8 相关的视网膜变性严重依赖于细菌。随后，他们探讨了抗生素治疗是否足以挽救 Rd8 小鼠的视网膜变性。他们给怀孕的 Rd8-SFP 小鼠服用广谱抗生素，并在断奶前后通过饮用水继续治疗 Rd8 幼崽。结果发现，在 4、6 和 8 周后，Rd8-SPF 小鼠的视网膜病变减少，病变区域也大大减小，证实抗生素治疗可以改善 Rd8 相关的视网膜变性。此外，肠道中 CRB1 的表达恢复也可以改善 Rd8 相关的视网膜变性。
图 4. 抗生素治疗可以逆转 Rd8-SPF 小鼠的视网膜表型 (图片来源：Cell )
结语
本研究表明，CRB1 缺陷小鼠的 BRB 和结肠上皮屏障都明显受损，进而导致肠道菌群从下消化道转移到视网膜，引发细菌依赖性视网膜变性，而通过广谱抗生素系统地消除细菌，则可成功控制这种视网膜损伤。此外，在下消化道恢复 CRB1 表达也能显著减少视网膜病变，阐明了 CRB1 相关视网膜变性的关键发病机制，并为开发新疗法提供了思路。
参考文献：
Peng S, et al. CRB1-associated retinal degeneration is dependent on bacterial translocation from the gut. Cell. 2024 Feb 16:S0092-8674(24)00108-9. doi: 10.1016/j.cell.2024.01.040.