仿生态定量犬ITON模型创建及ETOCD联合视神经损伤处小胶质细胞活化干预促神经轴索存活与再生修复的研究

Indirect traumatic optic neuropathy (ITON) is known as a common severe ocular trauma. However, its pathogenic mechanism still remains unclear and there is no effective therapeutic method. Lack of an ideal animal model has been the key limitation to study its mechanism and to develop new treatments. Recently, the development of endoscopic trans-ethmoi-sphenoid optic canal decompression （ETOCD) and application of digital navigation surgical system make it possible to accurately and fully expose the injured optic nerve within the optic nerve canal, and thus enable the local delivery of drugs onto the injured optic nerve. At meanwhile, microglial activation is revealed to plays an important role in retinal ganglion cells (RGCs) death in animal model of optic nerve transection or crush according to our preliminary study and other labs’ work. Therefore, this project is firstly to establish a controllable bionic quantitative Beagle dog model of ITON using ETOCD and a controllable elastomeric launcher. Based on this ITON model, we further plan to study the pathophysiological progression of ITON and the potential therapeutic effect of combination of ETOCD surgery and local suppression of microglial activation by cooling, application of PLX (a small molecule to deplete microglia temporarily) and MHY1485 (a small molecule to activate mTOR pathway, which suppresses microglial proinflammatory activation) on RGCs survival and optic nerve repairing and regeneration after ITON injury. In summary, this project is to setup a novel ITON animal model, to understand the pathological mechanism of ITON progression, and to explore a new therapy for ITON based on combination of cutting-edge surgery and biological technology.

间接性外伤性视神经病变（ITON）为常见严重眼外伤，目前对其致病机制不清楚，制约其机制研究及新治疗开发的关键之一在于缺乏理想的动物模型。内镜下经鼻视神经减压术（ETOCD）与导航系统的开发为视神经管内段准确定位、充分暴露以及视神经管内段局部干预等提供了可能。同时，前期研究表明小胶质细胞活化介导的炎症反应促进视神经神经元的凋亡。鉴于Beagle犬鼻旁窦与人类的高度相似性，本项目拟首先建立Beagle犬仿生态定量ITON动物模型；然后利用此模型，采用ETOCD手术径路对管内段受损视神经这一始发部位进行亚低温“水浴”处理、视神经鞘内微注射PLX药物或MHY1485药物（均抑制小胶质细胞）处理，深入探究上述局部干预对该始发部位视神经轴索存活与再生修复的作用。本项目完成将建立可控性好、与人类临床状况高度一致的定量ITON仿生态动物模型，并结合现代生物技术为ITON探索出一条新的救治策略。

外伤性视神经病变（TON）是颅面部钝性损伤后视力丧失的常见原因。当前，对TON尚无有效治疗，原因之一是缺乏符合TON临床特点的大动物模型，为此难以进行有针对性的新治疗的研发。. 为了模拟TON的临床特点，建立仿生态TON动物模型，我们筛选适合经鼻内窥镜手术的模式动物，在内窥镜下暴露该模式动物的视神经管，然后对视神经管骨壁上施加定量的机械力来损伤管内视神经（定量损伤），建立了一种新的临床相关的视神经损伤山羊模型，可对视神经管内的视神经实施定性或者定量的损伤。利用该模型，试剂、干细胞和生物材料可直接传递至局部损伤的视神经，改变微环境，为我们的 TON 患者探究未来可靠的临床治疗。该模型真实地概括了TON的临床特征，如损伤部位(交叉前On)、时间和空间上的神经变性、局部治疗的可行性和较大的手术空间。. 治疗性低温(TH)是治疗中枢神经系统(CNS)创伤的一种潜在的、重要的治疗方法。然而其临床应用仍存在争议，主要原因有两个：1)包括视神经在内的许多中枢神经系统损伤部位埋藏较深，治疗无法进入局部。解决方案是全身应用TH，但这极大限制了可使用的温度范围。2)即使有可能进行“局部低温”，冷诱导的细胞损伤也抵消了“局部低温”的好处。我们使用上述可临床转化的TON模型，对山羊和非人灵长类动物进行临床鼻内窥镜手术。我们还开发了一个计算机程序来简化内窥镜检查程序，并将该模型扩展到其他大型动物物种。此外，受我们之前冬眠研究的启发，应用低温保护处理可以防止冷诱导的细胞损伤，使我们能够局部实施深低温(4°C)，以减轻炎症和代谢应激(由损伤后的转录组学变化得出)，并在结构和功能上提供显著的神经保护。结果显示，任何一种单独的治疗都没有效果，原位深低温结合模拟冬眠的低温保护处理共同组成了TH作为治疗TON和其他中枢神经系统创伤的突破性进展。