老年黃斑變性(age-related macular degeneration,AMD),是50歲以上人群中可導致視力受損的一種常見疾病,其發病率隨著年齡增長而增大。AMD一般發展得比較緩慢,在前期有很長一段時間并不會影響患者的視力,患者隨著年齡增常才會逐漸出現視力受損的癥狀(不過也有少部分患者病情發展得比較迅速)。AMD一般不會引起完全的眼盲,但會模糊人的中心視野,妨礙一些重要日?;顒?,比如要看清別人的臉,開車,煮飯等活動將變得異常艱難。研究發現戒煙,適量運動,保持正常的血壓和膽固醇水平,健康飲食,多補充綠葉蔬菜和魚類等健康的生活作息可以降低患上AMD的風險。?
地圖狀萎縮(Geographic atrophy,GA)是黃斑的一種慢性漸進性退變,主要表現為局部視網膜外圍組織、視網膜色素上皮和脈絡膜毛細血管明顯萎縮。GA是晚期AMD的一部分,可以導致中央暗點和永久性喪失視力。
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Drusen是AMD患者的視網膜下色素上皮(retinal pigmented epithelium,RPE)細胞外的沉積物,在眼底相中表現為黃斑區的黃白色類圓形小病灶。Drusen會隨著病情的加重而增多或增大,發展到一定程度時患者可能會有視野中心出現固定“黑影”的感覺。
(圖片來源:cellcureneurosciences官網)
NLRP3炎性小體是細胞質內可以識別病原體或損傷相關因子(PAMPs / DAMPs)然后引發炎癥反應的蛋白多聚體復合物。NLRP3炎性小體的激活需要ASC蛋白的參與,被激活的炎性小體會促使細胞生成細胞凋亡相關蛋白caspase-1,還有炎癥因子IL-1β和IL-18。已有研究表明NLRP3炎性小體的激活會促使AMD疾病中的RPE退化。
β-淀粉樣蛋白低聚物(amyloid-β oligomers ,AβOs)是Drusen的主要成分,近期發表在Signal Transduction and Targeted Therapy期刊上的一項研究發現:AβOs可以通過影響嘌呤能受體P2RX7和NLRP3炎性小體的表達水平來引發RPE退化;另外,炎性小體抑制劑——核苷逆轉錄酶抑制劑(NRTIs)和kamuvudines(NRTIs的無毒衍生物)能夠抑制AβOs引起的RPE退化。
1、AβOs誘導RPE中NLRP3炎性小體復合物的形成
研究人員通過對Nlrp3-GFP轉基因小鼠進行視網膜下注射AβOs,觀察到AβOs可以激活NLRP3基因的表達(圖1a)。
(圖1a:共聚焦顯微鏡下的小鼠視網膜色素上皮(RPE)和脈絡膜層,免疫熒光染緊密連接蛋白ZO-1?!癙BS”為對照組,“AβOs”為AβOs注射組,綠色熒光越強代表NLRP3基因表達越強。)
研究人員通過構建ASC-CitrineFlox/Best1-Cre+小鼠(在RPE中特異性表達ASC蛋白),觀察到AβOs使ASC蛋白表達水平上升(圖1b,c)。
(圖1b,c:綠色熒光越強代表ASC蛋白水平越高)
2、NLRP3炎性小體促使AβOs引起的RPE退化
研究人員通過敲除小鼠炎性小體的幾種組成蛋白(NLRP3, gasdermin D, caspase-1, ASC)的相關基因(Nlrp3, Gsdmd, Casp1, Pycard),發現AβOs不能引起基因敲除小鼠的RPE退化(圖2a-e),證明NLRP3炎性小體對與AβOs引起的RPE退化是必須的。
(圖2a-e:上行為眼底影像,白色箭頭指的是退化的組織部位;下行為視網膜色素上皮和脈絡膜層)
3、人P2RX7蛋白表達在AβOs引起的RPE退化中起關鍵作用
嘌呤能受體P2RX7是NLRP3炎性小體的一個上游蛋白,研究人員觀察到AβOs不能在P2RX7敲除的小鼠中引起RPE退化(圖3a)。因為人和小鼠的P2RX7蛋白在免疫活性上存在顯著的種間差異,并且有報道表示P2RX7敲除的小鼠中仍存在部分有功能的P2RX7剪接異構體,所以研究人員構建了P2rx7hP2RX7Flox/Best1-Cre+小鼠(不表達P2RX7)和P2rx7hP2RX7Flox小鼠(表達人P2RX7),發現只有表達人P2RX7的小鼠才會發生AβOs引起的RPE退化(圖3b-d)。
(圖3a-d:b圖中黑色箭頭指的是視神經,表明在P2rx7hP2RX7Flox/Best1-Cre+小鼠中P2RK7在RPE之外的組織里仍有表達)
4、NRTIs(核苷逆轉錄酶抑制劑) 和 Kamuvudines(NRTIs的無毒衍生物)抑制AβOs引起的RPE退化
研究人員對小鼠眼球玻璃體分別注射兩種NRTIs藥物(拉米夫定、齊多夫定)和兩種Kamuvudines藥物(2-乙基齊多夫定、3-甲基拉米夫定),觀察到藥物對AβOs引起的RPE退化的抑制作用有劑量依賴性(圖3a)。光學相干斷層掃描(OCT)顯示視網膜下注射AβOs之后視網膜色素上皮和感光細胞外段的損壞,以及藥物對這種損壞的抑制(圖3b)。
(圖4a, b)
參考文獻:Narendran, S., Pereira, F., Yerramothu, P. et al. Nucleoside reverse transcriptase inhibitors and Kamuvudines inhibit amyloid-β induced retinal pigmented epithelium degeneration. Sig Transduct Target Ther 6, 149 (2021). https://doi.org/10.1038/s41392-021-00537-z