作为中枢神经系统（CNS）的重要组成,视神经和视觉传导通路是机体感知并获取外界信息的重要组织基础。由于分化成熟的CNS神经元和轴突几乎不可再生,因此严重眼外伤、青光眼以及视神经炎性病变等引起视神经不同程度的损伤后,对患者的视觉功能造成不可逆性的损害。值得注意的是,视觉传导通路具有走形距离长、神经元分级明确、双眼纤维交叉融合以及分层分级投射等解剖生理特点,这使得视觉系统损伤后还具有特殊的病理特征,表现为除原位神经元、轴突和髓鞘损伤以外,解剖上与原发部位相对隔离的远端神经元等结构也可出现继发性退行性病变。具体地,由视网膜或视神经损伤后导致的视路和中枢继发性损伤称为顺行性退变;而颅脑及视中枢损伤后引起的视网膜及视神经继发性损伤称为逆行性退变。上述退行性病变的发病机制至今未明,呈隐匿性进展,患者虽经手术和药物治疗解除或缓解视神经原发病变,但视中枢的顺行性退变已然启动且不可逆性的发展。然而目前针对此类病变尚无有效的治疗和干预方法,其严重制约疾病的治愈,对患者远期视功能造成进行性损害,因此也日益成为临床和基础研究关注的热点和亟待攻克的难题。综上所述,探寻视觉传导通路继发性退变（损伤）的机制以及靶向治疗的方法具有重要的基础和临床研究价值。目前国内关于外视中枢继发性退变的研究,因采用不同的动物模型,与临床相关疾病存在差异,导致远端继发性病变的表型存在较大差异,加之临床样本量有限等原因,使该领域的研究进展缓慢,目前尚无确切的关于视中枢退变的病理机制和干预方法的报道。因此我们亟需建立能够较好地模拟临床相关损伤和疾病的动物实验平台,明确不同类型视神经损伤导致的继发性病理表型的特征和差异,并在此基础上深入研究其发病与损伤的机制,以期找寻有效的干预治疗策略。那么究竟是何种机制介导了视神经损伤引起的视中枢神经元继发性退变?众所周知,免疫炎症反应在CNS创伤和退行性病变过程中扮演着损伤与修复的“双刃剑”作用,亦被研究证实为继发性损伤的关键因素。因此,我们推测视中枢的继发性退变可能与神经炎症反应有关,并且不同类型（急性或慢性,严重或轻微）的视神经损伤导致的视中枢继发性病变表型也可能存在显著差异。机体固有免疫是进化和发育过程中形成的天然防御机制。作为固有免疫的重要组成,以NOD样受体（NOD-like receptor,NLR）为代表的模式识别受体（PPR）能够感知外源性的病原体相关分子模式（PAMPs）和宿主来源的损伤相关分子模式（DAMPs）的刺激物而活化,主导形成大分子蛋白复合物称为炎症小体（Inflammasome）。炎症小体主要通过促进Caspase-1,IL-1β,IL-18以及GSDMD的大量成熟释放,导致组织炎性损伤和细胞焦亡的发生。其中,以NLRP3为代表的NLR家族炎症小体已被证实参与了CNS退行性疾病,代谢性疾病以及自身免疫性疾病的发病及病理损伤。更为重要的是,NLRP3炎症小体的异常激活被证实与眼外伤,青光眼高眼压以及其它CNS的继发性损伤有关。那么不同类型和程度的视神经损伤导致的视中枢继发性退变是否具有显著差异?视神经损伤是否能够引发视路远端炎症小体的激活?炎症小体的异常激活是否与视中枢继发性退变有关?上述病理过程的分子机制又是什么呢?综上所述,本课题围绕上述问题和假设从以下三个方面开展研究。（1）建立小鼠单侧视神经钳夹伤模型和视神经特异性脱髓鞘模型以模拟临床常见的眼外伤和视神经炎性病变,探讨不同损伤导致的视中枢神经元继发性退变的表型和差异。（2）观察视神经损伤是否导致视路远端以NLRP3为代表的炎症小体的激活,结合转基因小鼠技术,探究炎症小体与视中枢继发性退变的关系,并进一步研究视皮质区其它的继发性改变;（3）探寻视中枢继发性退变的启动和炎症小体激活的分子机制。本研究主要运用分子生物学技术,转基因小鼠,免疫荧光染色以及视觉电生理等检测方法,获得的主要结果与结论如下:1.小鼠单侧视神经钳夹伤（Optic nerve crush,ONC）和小鼠双眼视神经特异性髓鞘损伤（Optic nerve demyelination,OND）模型的建立。两种模型均能够引起视中枢继发性损伤效应。实施眼科显微手术建立成年C57BL/6J小鼠单侧眼ONC模型。ONC能够完全阻断视神经轴索的上行传导,对视网膜不造成明显的缺血性和出血性损伤。ONC处理后7天能够显著诱导对侧脑外侧膝状体（d LGN）及初级视皮质（V1）神经元的凋亡;将PLP-Cre ERT小鼠和ROSA26iDTR小鼠杂交得到PLP-CreERT;ROSA26i DTR小鼠,利用视神经与视皮质髓鞘形成的时空差异化特性,在小鼠出生后P3至P5给予Tamoxifen诱导使小鼠视神经髓鞘特异性表达白喉毒素受体（Diphtheria toxin receptor,DTR）,待成年后结合白喉毒素（DT）处理,使小鼠视神经特异性脱髓鞘,而对视皮质区不产生脱髓鞘效应。OND处理28天后小鼠dLGN和V1区凋亡的神经元数量显著增加。ONC和OND导致远端神经元继发性凋亡的发生具有显著的时间差异性。2.NLRP3炎症小体的激活与ONC及OND导致的V1区神经元退变密切相关;OND可显著降低V1区兴奋性和抑制性突触的数量。qRT-PCR和Western blot结果显示,在ONC后1天小鼠对侧脑初级视皮质区（V1区）NLRP3的表达量显著增高,在损伤后7天内可引起对侧V1区Caspase-1,IL-1β以及GSDMD等炎症小体组件蛋白量不同程度的增高,提示ONC能够沿神经传导的路径跨突触地激活V1区NLRP3炎症小体。免疫荧光结果显示ONC后V1区神经元及小胶质细胞内NLRP3的表达显著增高。ONC处理的NLRP3^-/-转基因鼠V1区凋亡和退变的神经元数量相比野生型鼠显著减少,在损伤后NLRP3^-/-小鼠的视觉电生理功能相比野生型小鼠显著提高,提示NLRP3炎症小体的激活与视神经损伤后V1区神经元继发性退变密切相关,通过抑制NLRP3的表达能够在14天以内缓解V1区神经元的继发性退变、挽救视觉功能。OND处理后28天能够显著激活小鼠V1区小胶质细胞NLRP3的表达,该激活效应与神经元的凋亡密切相关。OND处理后14天可显著降低小鼠V1区兴奋性和抑制性突触的数量,表明OND可能引起V1区神经网络的继发性改变。3.视神经损伤可能通过ATP-P2X7途径激活NLRP3炎症小体导致视中枢的继发性退变。qRT-PCR和Western blot结果显示小鼠经ONC处理后对侧V1区P2X7的表达显著增高,运用P2X7抑制剂能够显著抑制早期NLRP3的激活。P2X7激动剂连续给药能够进一步提升ONC后第7天NLRP3的表达水平。提示ONC后可能通过ATP-P2X7-NLRP3信号途径激活远端NLRP3炎症小体。AIM2炎症小体可能与NLRP3存在交互作用,参与介导ONC引起的视中枢继发性退变。