何媛教授: 跨时间尺度力学生物学

编者按：在中国医师协会眼科医师分会年会（COA2025）青年板块上，西安医学院第二附属医院何媛教授带来了一场题为“跨时间尺度的青光眼力生物学”的专题报告，该报告以“眼力医学”理论框架为基础，系统阐释了如何从力学与时间的双重维度，深化对青光眼病理机制的动态认知，并对未来精准诊疗方向提出前瞻性展望。何媛教授指出，青光眼是一个涉及多组织、跨尺度力学信号感知与响应机制持续作用的动态病理过程。她进一步强调，在以“降眼压”为核心的经典治疗策略基础上，若能系统认识眼压所触发的、从细胞到组织层面的时序性力学重塑机制，将有助于在现有治疗基础上，构建更全面、更具预测性的个体化管理体系，为提升青光眼治疗的长期效果提供新的科学依据。

“眼力医学”新视角：为青光眼等眼病研究提供新思路

何媛教授阐释了“眼力医学”在葛坚教授、孙兴怀教授和徐峰院长的联合指导支持推进下，其四大核心构成：眼生物力学聚焦眼部组织生物学变化引发的力学响应，眼力生物学解析力学因素导致的眼部组织生物学改变，二者共同构成基础研究核心；眼力诊断学依托眼部力学特征研发新型诊断工具，眼力治疗学则基于组织力学干预原理制定个性化治疗策略。她指出，青光眼恰好是完整诠释这一理论框架的典型疾病，其病理进程与诊疗实践可全面对应四大核心板块的核心逻辑，为 “眼力医学” 的临床转化提供了绝佳范本。

跨时间尺度的力学生物学：解码细胞如何跨越毫秒到数年响应力学信号

报告特别引用了何媛教授力生物学合作者西安交通大学徐峰教授团队近期在《自然综述·物理》（Nature Reviews Physics）上发表的《Mechanobiology across timescales》综述。系统构建了“力学生物学时间尺度数据库”。该研究旨在填补多时间尺度力学信号整合的研究空白，为理解健康与疾病状态下的力学生物学提供新理论框架。文章揭示了从快速膜事件到长期核响应过程中力学信号跨尺度协调的新机制，为理解发育过程、维持组织稳态及探究相关疾病提供了独特视角。同时，论文前瞻性地提出了未来的潜在研究方向：①短暂力学事件如何编码长期细胞行为；②力学信号传播速率的具体调控机制；③时空整合技术（如AI增强显微镜、单分子力谱）在活细胞多尺度动态分析中的应用潜力。这些领域的突破将为开发基于时序调控的力学病理治疗策略提供重要科学依据

跨时间尺度的力学生物学：为青光眼机制研究提供新力学视角信号

基于跨时间尺度力学生物学的理论框架，研究进一步聚焦于青光眼三大关键靶组织——小梁网、筛板及视网膜神经节细胞的时序性力学响应机制。现有研究表明，小梁网细胞通过整合素、机械敏感通道和膜骨架复合体感知力学信号的改变；RhoA/ROCK、YAP/TAZ等通路持续激活，应力纤维和黏着斑重排，细胞外基质重塑，最终导致细胞外基质逐步沉积、小梁网刚度显著增加，房水外流阻力增加。跨筛板压力差变化导致筛板和周围巩膜应力快速调整，胶质细胞和筛板细胞通过整合素、机械敏感通道和膜骨架复合体感知力学信号；机械敏感信号通路驱动细胞外基质重塑；当这种压力环境长期不利时，筛板发生缓慢而持续的重塑，导致局部应力集中和形变加剧，最终表现视乳头结构损伤。视网膜神经节细胞亦呈现出“膜胞质核”层级的时序响应特征，其凋亡与衰老过程与力学信号传导密切相关。

现有研究虽初步揭示了小梁网、筛板及视网膜神经节细胞在不同时间尺度的力学响应特征，但仍存在显著局限：研究多聚焦于孤立时间窗口的静态现象，未能系统阐明跨尺度事件的动态衔接机制；不同靶组织间的时空协同响应网络尚未建立；实验模型难以模拟人类疾病长达数十年的慢性演变过程；个体化力学时间特征缺乏量化工具，导致“可逆干预窗口”等重要临床时间节点仍不明确。这些空白制约了时序精准治疗策略的发展，亟待通过多尺度动态建模与长时程观测技术实现突破。

总结与展望：从“降眼压”到“重塑机械微环境”

青光眼的病理进程实质上是一个力学驱动的级联反应——高眼压诱发小梁网、筛板、巩膜及视网膜神经节细胞等关键组织的力学微环境异常，进而触发细胞应激、信号通路失调、细胞外基质重塑等一系列生物学响应，最终导致不可逆的结构损伤与功能丧失。因此，未来的治疗策略不仅仅是宏观降眼压，而且需要重视增加重塑小梁网–筛板–巩膜–视网膜神经节细胞所处的机械微环境这一关键步骤，打破“高眼压-力学异常结构重塑功能损伤”这一恶性循环，实现从“被动降压”到“主动调节微环境”的范式转变。理想的干预应当具备“时序精准性”与“空间靶向性”。这意味着治疗需根据不同靶组织在疾病进程中的响应时间窗进行阶段性干预，并针对特定组织的力学病理特征开发特异性调节手段。跨时间尺度力生物学与青光眼研究的融合仍处于探索阶段，其中诸多科学问题与转化路径有待深入。她呼吁学界同仁携手推进这一交叉领域的发展，共同推动“眼力医学”从理论框架走向临床实践，最终为青光眼患者提供更精准、更长效的诊疗方案。