《Frontiers in Molecular Neuroscience》：Microtubule dynamics in adult retinal ganglion cells and dorsal root ganglion neurons
编辑推荐：
本综述通过比较成年中枢神经系统（CNS）的视网膜节细胞（RGCs）与外周神经系统（PNS）的背根神经节（DRG）神经元在体外培养中的微管（MT）动态，揭示了具有长轴突再生能力的RGC亚型其微管聚合密度、速度及方向性与DRG神经元高度相似。研究利用EB3-GFP标记技术实时观测微管加端动态，发现尽管仅有少数RGCs（约3%）能延伸长轴突，但其微管动力学特征与再生能力强的PNS神经元无显著差异，提示微管稳定性是轴突再生的关键内在因素。该工作为理解CNS与PNS再生差异提供了细胞骨架层面的新视角，并为靶向微管动态的神经修复策略奠定基础。
引言
中枢神经系统（CNS）与外周神经系统（PNS）神经元在轴突再生能力上存在显著差异：PNS神经元在损伤后具有较强的再生潜力，而CNS神经元（如视网膜节细胞RGCs）的再生能力极为有限。这种差异既源于外部抑制性环境（如髓鞘相关抑制剂），也与神经元内在生长能力相关。微管（MT）作为细胞骨架核心组分，其稳定性与动态变化在轴突再生中起关键作用。本研究通过比较成年大鼠RGCs与DRG神经元在体外培养中的微管聚合动态，旨在揭示两类神经元在再生过程中微管行为的异同。
材料与方法
研究采用成年雌性Sprague-Dawley大鼠，同期分离RGCs与DRG神经元进行原代培养。通过电转染将EB3-GFP质粒导入神经元，利用EB3蛋白特异性标记生长中微管加端的特性，通过旋转盘共聚焦显微镜记录微管动态。分析参数包括微管密度（单位面积内EB3彗星数量）、聚合速度（μm/s）及方向性（顺向或逆向）。同时使用MitoTracker标记线粒体，评估细胞器运输状态以验证细胞活性。数据通过MetaMorph软件生成kymograph进行量化，统计方法包括t检验与ANOVA。
结果
- 1.
神经元形态与再生异质性：
DRG神经元在培养1–3天内快速延伸多根长轴突，而RGCs中仅约3%的细胞在4天后形成单极长轴突（可达100 μm），其余亚型表现为无轴突或短轴突形态（图2）。
- 2.
微管动态比较：
- •
密度与速度：长轴突RGCs与DRG神经元的EB3彗星密度无显著差异（RGCs: 0.27±0.08 μm?2；DRG: 0.21±0.07 μm?2），顺向聚合速度相近（RGCs: 0.08±0.02 μm/s；DRG: 0.09±0.03 μm/s）（图4C、D）。
- •
方向性：98%的微管聚合为顺向（朝向生长锥），但DRG神经元的逆向聚合速度显著高于RGCs（0.11±0.03 μm/s vs. 0.07±0.03 μm/s）。
- •
细胞区域差异：在RGCs中，胞体区域微管聚合速度（0.07±0.02 μm/s）显著低于近端轴突（0.08±0.02 μm/s）（图3B）。
- 3.
亚型特异性动态：
短轴突RGCs的细分支中EB3彗星以逆向运动为主，而主轴突仍保持顺向聚合（图5A），提示微管方向混乱可能限制轴突延伸。
- 4.
线粒体动态：
线粒体运动与微管聚合无直接空间关联，两类神经元中线粒体均以静止（RGCs: 40.85%；DRG: 36.11%）或振荡运动为主，快速运动比例较低（RGCs: 19.14%；DRG: 8.98%）（图6H）。
讨论
- 1.
细胞类型多样性：
RGCs存在至少46种亚型，仅少数具备长轴突再生能力，其微管动态与DRG神经元相似，可能代表CNS中固有的“再生优势亚型”。
- 2.
微管稳定的作用：
在无外源性抑制因子条件下，再生型RGCs的微管聚合特征与PNS神经元一致，支持微管稳定性为轴突再生的共同基础。但DRG神经元轴突延伸更快，提示除聚合速度外，囊泡运输或局部蛋白合成等机制可能进一步调控再生效率。
- 3.
EB3蛋白的应用价值：
EB3-GFP活体成像可直观反映微管重构状态，逆向聚合增多可能预示生长障碍（如树突样特性），为评估再生能力提供动态指标。
- 4.
线粒体与能量供应：
线粒体运动独立于微管聚合，但其运输效率可能通过影响ATP供给间接调控微管马达蛋白功能，二者协同作用需进一步研究。
总结
本研究首次在相同实验条件下系统比较成年CNS与PNS神经元的微管动态，证实再生型RGCs亚型具备类PNS的微管聚合特征。结果强调神经元内在异质性对再生研究的重要性，并为靶向微管稳定化的神经修复策略提供理论依据。未来需结合亚型特异性标记及在体模型，深入解析微管相关分子（如EB3互作蛋白）在再生中的调控机制。
