角膜——眼睛透明圆顶状的外层——每单位面积所含的神经比人体任何其他组织都多。其神经密度是皮肤的300至600倍。这些神经对于维持眼表健康至关重要,但手术、化学损伤或干眼等病理状态均可导致神经损伤和长期的感觉功能障碍。长期以来,针对角膜神经损伤的治疗手段极其有限。最新的突破性研究揭示,通过靶向角膜中的Schwann细胞——一种包裹神经纤维的胶质细胞——可能为修复角膜损伤和恢复感觉功能提供全新的策略。
角膜神经损伤:一个未被满足的临床需求
角膜神经不仅负责感知疼痛、触发眨眼反射以保护眼球,还通过释放神经营养因子来维持角膜上皮的稳态。当这些神经受损时,除了可能导致慢性疼痛或感觉减退,还会引发一系列严重后果,包括“神经营养性角膜炎”(NK)——一种因角膜感觉神经支配缺失导致的上皮修复障碍性疾病,可致角膜溃疡、瘢痕化和失明。神经营养性角膜炎是角膜盲的主要原因之一,现有治疗效果有限,约30-40%的患者对现有疗法无反应。
角膜神经损伤可能源于激光辅助原位角膜磨镶术等屈光手术、外伤或化学物质暴露。尽管这些神经具有内在的再生特性,但恢复往往不完全,导致感觉功能障碍长期存在。
Schwann细胞:被忽视的角膜修复核心参与者
Schwann细胞是周围神经系统中的胶质细胞,它们包裹轴突,形成保护性髓鞘并支持神经信号传导。在角膜中,Schwann细胞与角膜神经密切相关,尤其是在角膜缘(角膜与巩膜交界处),它们与负责上皮再生的角膜缘干细胞毗邻。
近年来的研究逐渐揭示了Schwann细胞在组织修复中的关键作用。在皮肤伤口或指尖截断后,成熟的Schwann细胞可以去分化为修复表型,分泌细胞因子和生长因子,协调愈合过程。研究人员推测,角膜中的Schwann细胞可能发挥着相似的核心功能:它们可能通过释放旁分泌因子来调节角膜缘干细胞的活性,从而控制角膜上皮的再生。
突破性发现:靶向DKK1通路
一项由美国国立卫生研究院(NEI)支持、最近发表在《Journal of Neuroscience Research》上的研究,为靶向Schwann细胞修复角膜损伤提供了关键的概念验证证据。
康涅狄格大学的研究团队通过单细胞RNA测序,首次发现角膜Schwann细胞表达一种名为DKK1(Dickkopf WNT信号通路抑制剂1)的基因。基于这一发现,他们开发了一种能阻断DKK1功能的小分子抑制剂,并将其制成可局部滴眼给药的胶束制剂RM4404。
在两种角膜损伤小鼠模型中——一种模拟了屈光手术造成的机械性损伤,另一种模拟了化学毒物(氮芥)暴露造成的广泛损伤——局部应用RM4404均取得了显著效果:
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促进Schwann细胞修复:在损伤后Schwann细胞的再生阶段(7-14天)给药,显著增强了Schwann细胞网络的修复。
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加速轴突再生:Schwann细胞的修复直接促进了角膜神经轴突的再生。
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恢复角膜感觉功能:最重要的是,经过治疗的角膜恢复了机械感觉功能,这通过角膜知觉仪测量得以证实。
研究人员在ARVO 2025年会上展示的进一步数据表明,异常再生可能是导致术后感觉功能障碍持续存在的原因,而靶向Schwann细胞的可塑性来促进功能性再生可能是一种有效策略。
多重策略并行:神经营养因子与细胞机制
除了DKK1靶向策略,其他研究也在探索Schwann细胞介导的角膜修复机制。印第安纳大学医学院的研究团队通过单细胞测序鉴定出多效素(PTN) 为一种由Schwann细胞产生的新型营养因子。在角膜去神经或Schwann细胞缺失的模型中,局部应用重组PTN可加速上皮愈合,且当与睫状神经营养因子(CNTF)联合使用时,能够完全恢复角膜透明度。
未来展望:从实验室到临床
角膜神经损伤是一个长期缺乏有效治疗手段的领域。这些针对Schwann细胞的新发现标志着一次范式转变:从试图直接修复神经转向通过靶向支持神经的胶质细胞来间接促进神经再生和功能恢复。DKK1抑制剂RM4404的发现提供了首个可直接局部滴眼给药的候选药物。未来的研究方向可能包括:
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药物优化与临床试验:进一步优化DKK1抑制剂配方,并推进至人体临床试验。
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生物标志物开发:寻找能预测Schwann细胞修复能力的生物标志物,以实现个性化治疗。
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联合疗法:探索DKK1抑制剂与PTN、CNTF等神经营养因子联合使用的协同效应。
结论:角膜Schwann细胞因其在神经支持与组织修复中的核心角色,已成为治疗角膜损伤的新靶点。靶向DKK1通路或利用Schwann细胞分泌的神经营养因子,为修复角膜神经损伤和恢复感觉功能开辟了全新的道路。这些发现有望在未来数年内为遭受角膜神经损伤的患者带来首个改变疾病进程的治疗方案。