视网膜神经节细胞（RGCs）的轴突形成视神经，将视觉信息从眼睛传递到大脑。RGCs及其轴突的损伤或丢失是创伤和退行性疾病（如青光眼）中视觉功能缺陷的主要原因。然而，对于这些神经退行性疾病的神经损伤，目前还没有有效的临床治疗方法。2024年5月21日，中国科学院动物研究所刘长梅/滕兆乾研究员、北京同仁医院王宁利教授联合在Cell Reports Medicine (IF 14.3)发表题为“Lhx2 promotes axon regeneration of adult retinal ganglion cells and rescues neurodegeneration in mouse models of glaucoma”的研究论文。该研究揭示了Lhx2在促进RGC存活和轴突再生中的关键作用，为青光眼神经退行性病变提供了一种有前景的神经修复策略。本研究所用AAV2-CAG-PLAP 、 AAV2-CAG-CNTF病毒载体由维真生物助力提供。
研究结果
1、Lhx2的过表达促进ONC模型中RGCs的轴突再生
研究人员向小鼠玻璃体内注射AAV2-LHX2及AAV2-CLAP（对照）以研究Lhx2在RGCs中的功能，病毒注射两周后进行视神经挤压损伤，结果显示Lhx2的过表达显著促进了轴突再生。CNTF是一种强效神经营养因子，已知可保护视神经损伤后RGC的存活并诱导轴突再生，为了评估Lhx2和Cntf过表达是否具有协同作用，研究团队进行了AAV2-LHX2和AAV2-CNTF联合注射，分析发现Lhx2和Cntf的共表达显著诱导了损伤后RGCs的轴突再生，在距离损伤部位0.25或0.5 mm处轴突再生数量是Cntf单独治疗的两倍；并且在距离损伤位置0.75、1和1.25 mm处，单独使用Lhx2治疗的效果与Lhx2和Cntf组合相似。这些结果证明了Lhx2过表达在增强中枢神经系统轴突再生方面的治疗潜力。进一步研究表明Lhx2过表达在ONC、NMDA诱导的视网膜兴奋性毒性模型和磁珠诱导性青光眼模型中具有保护RGC存活的潜力。
Lhx2促进视神经挤压后RGCs轴突再生
2、Lhx2介导的轴突再生和神经元胞体存活效应对RGCs具有特异性
基于上述结果，研究人员假设Lhx2过表达可能恢复NMDA介导的兴奋性毒性损伤小鼠的视觉功能，因此通过视觉电生理学评估了NMDA注射小鼠RGCs的电信号活性，结果证实Lhx2介导的RGC保护可以保持功能性视力。研究表明Lhx2在RPCs中高表达，在成年RGCs中表达水平非常低；在成年期，Lhx2主要在Müller细胞和视网膜中的抑制性中间神经元中表达，因此研究团队探索了Lhx2过表达诱导的轴突再生和RGC存活是否是RGC特异性的。将AAV2-Flex-LHX2和AAV2-Flex EGFP注射至两个Cre转基因小鼠系，使LHX2分别在RGCs（Vglut2-Cre）或抑制性中间神经元（Vgat-Cre）中选择性表达。结果显示，单独在RGCs中表达Lhx2可以显著促进轴突再生，但在抑制性中间神经元中没有；在ONC模型或NMDA诱导的兴奋性毒性模型中也观察到类似的结果，Lhx2介导的轴突再生和细胞体存活效应对RGCs具有特异性。
Lhx2介导的轴突再生是RGCs特有的
3、Lhx2通过下调Sema3C促进RGCs轴突再生
通过RNA-seq分析Lhx2过表达诱导的转录组变化，揭示了Lhx2在轴突再生过程中抑制重要神经发育基因的功能，并且Sema3C和Pmp22可能是Lhx2的直接下游靶标。已知Sema3C在轴突生长和导向中发挥重要作用，检测发现Sema3C的表达在视神经损伤后3天达到峰值，Lhx2过表达显著下调其蛋白水平，并且在RGCs中同时过表达AAV2-LHX2和AAV2-Sema3C后，Lhx2介导的RGCs的轴突再生被Sema3C过表达中和，表明ONC后Lhx2介导的RGCs的轴突再生需要Sema3C的抑制；此外，敲低Sema3C促进了RGCs的轴突再生。另一方面，Pmp22的过表达不能阻断Lhx2诱导的RGCs的轴突再生，表明Pmp22不是Lhx2的功能性下游靶标。RGC存活结果显示，在ONC和NMDA诱导的兴奋性毒性模型中，通过过表达Lhx2维持的RGC存活独立于Sema3C。上述结果说明，Sema3C作为Lhx2的下游靶标，主要参与轴突再生，而不是RGC的存活。
Lhx2通过转录抑制Sema3C促进RGCs的轴突再生
结论
本研究阐明了Lhx2的过表达促进视网膜和视神经损伤后的RGC存活和轴突再生，并保持功能性视力，Sema3C作为Lhx2下游靶标在促进RGCs的轴突再生中发挥作用。研究结果揭示了Lhx2在治疗神经损伤和神经退行性疾病中的巨大潜力。