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Progress in retinal and eye research
硫芥和路易氏剂暴露引发眼部损伤的分子机制研究进展

2025-12-30

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本文系统综述了硫芥(SM)、氮芥(NM)和路易氏剂(lewisite)等起疱剂对眼部组织的毒性机制,并总结了当前研究使用的体外、离体和体内模型,同时指出了分子机制研究的不足与未来治疗干预方向。

 

文献概述

本文《硫芥暴露导致眼部损伤的研究进展》,发表于《Progress in retinal and eye research》杂志,回顾并总结了起疱剂对眼部组织造成的损伤机制,涵盖DNA烷基化、蛋白质修饰、氧化应激及内质网应激等分子机制。研究还系统地介绍了动物模型和细胞模型在揭示眼部损伤机制和开发医疗对策中的作用,并指出当前研究在分子机制和治疗干预方面仍存在重大缺口。

背景知识

起疱剂(vesicants)是一类具有严重毒性的化学战剂,包括硫芥、氮芥和路易氏剂。它们通过破坏皮肤、呼吸道和眼部组织,造成广泛的医学损伤。眼部组织因其外露性、高代谢活性和有限再生能力,成为起疱剂攻击的主要靶标之一。硫芥和路易氏剂暴露可导致角膜和视网膜损伤,表现为角膜溃疡、新生血管化、上皮层脱落和视力丧失。由于这些化学物质具有环境持久性和高毒性,且可能在未来战争或恐怖袭击中再次使用,因此研究其分子毒性机制和开发有效的医学对策具有重要意义。目前已有多种体外和动物模型被用于研究起疱剂对眼部组织的损伤机制,包括人角膜细胞系、兔眼角膜模型和转基因小鼠模型。然而,起疱剂诱导的眼部损伤的分子机制尚未完全阐明,治疗策略也仍处于初步阶段。本文为后续研究提供了方向,包括优化动物模型、靶向NAD+/PARP-1通路和基因治疗策略。

 

赛业生物提供全基因组人源化小鼠模型,涵盖代谢、肿瘤、神经、眼科等疾病领域,适用于研究基因表达调控、药物开发和临床前药效评价。

 

研究方法与实验

本文系统回顾了起疱剂诱导眼部损伤的研究方法,包括体外细胞模型、离体角膜模型和体内动物模型。体外模型利用人角膜上皮细胞或永生化细胞系研究DNA损伤、蛋白烷基化、氧化应激和炎症反应等分子机制。离体模型使用人或动物(如兔、小鼠)角膜组织,用于评估药物渗透性、组织完整性和基质-上皮相互作用。体内模型主要使用兔和小鼠,模拟起疱剂暴露后的眼部病理变化,涵盖角膜溃疡、新生血管化、透明度丧失及炎症反应。研究还结合RNA测序、蛋白质组学和影像技术(如共聚焦显微镜、OCT)深入分析损伤机制和治疗效果。

关键结论与观点

  • 起疱剂通过DNA烷基化、蛋白质修饰、氧化应激和线粒体损伤等机制诱导眼部细胞死亡。
  • 硫芥暴露后角膜损伤的严重程度与剂量和暴露时间相关,临床表现包括角膜上皮脱落、新生血管化和长期视力障碍。
  • 路易氏剂的毒性主要源于其与含硫醇和硒醇蛋白的快速结合,导致线粒rial功能障碍和立即疼痛反应。
  • 体外和动物模型在研究起疱剂诱导的眼部损伤中具有高度可重复性和可操作性,但缺乏对长期损伤和系统性炎症的模拟。
  • 当前研究主要集中在角膜损伤,视网膜损伤研究仍处于初步阶段,需更多模型支持。
  • PARP-1激活导致NAD+耗竭和能量代谢崩溃,是硫芥和氮芥毒性的重要早期事件。
  • 未来研究应聚焦于视网膜损伤机制、基因治疗策略和多组学技术在起疱剂研究中的应用。


研究意义与展望

该研究强调了眼部组织对起疱剂的高度敏感性,特别是在角膜和视网膜区域。尽管已有多种动物和细胞模型支持研究,但分子机制和治疗靶点仍不明确。未来研究应结合多组学分析、基因编辑和蛋白组学技术,以更全面地解析眼部损伤机制。此外,开发有效的基因疗法或抗氧化剂干预可能为起疱剂暴露后的视力保护提供新方向。

 

赛业生物提供眼科疾病小鼠模型构建服务,包括Leber先天性黑蒙、视网膜变性、黄斑变性等,适用于眼科疾病机制研究和药物开发。

 

结语

本文系统总结了起疱剂(如硫芥、氮芥、路易氏剂)对眼部组织的毒性机制,包括DNA烷基化、蛋白质修饰、氧化应激和能量代谢崩溃等。研究指出,体外、离体和体内模型在揭示角膜损伤机制和测试治疗干预方面具有重要价值。然而,当前研究在视网膜损伤机制和长期毒性评估方面仍存在空白。未来方向应包括基因治疗、多组学分析和靶向抗氧化干预,以提升对起疱剂眼部损伤的防护和治疗能力。此外,研究强调了PARP-1激活在硫芥和氮芥毒性中的核心作用,为开发抗毒干预提供了潜在靶点。

 

文献来源:
Marina Gorbatyuk, Nishant R Sinha, Rajnish Kumar, McNutt Patrick, and Rajiv R Mohan. Current progress in research on ocular injury caused by exposure to vesicants. Progress in retinal and eye research.
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