Воздействие на ось cochlin/SFRP1/CaMKII в заднем полюсе глаза предотвращает прогрессирование непатологической близорукости.

Биология связи, том 6, Номер статьи: 884 (2023) Цитировать эту статью

22 доступа

Подробности о метриках

Близорукость является серьезной проблемой общественного здравоохранения. Однако методы вмешательства при непатологической близорукости ограничены из-за ее сложного патогенеза и отсутствия точных целей. Здесь мы показываем, что в моделях близорукости, лишенной формы (FDM) и линз-индуцированной близорукости (LIM) у морских свинок, раннее начало, фенотипическая корреляция и стабильное поддержание активации белка кохлин на границе между фоторецепторами сетчатки и пигментным эпителием сетчатки ( РПЭ) идентифицируется с помощью протеомного анализа тканей заднего полюса глаза. Затем микрочиповый анализ показал, что кохлин усиливает экспрессию секретируемого гена белка 1, связанного с вьющимися волосами (SFRP1), в клетках RPE человека. Более того, SFRP-1 повышает внутриклеточную концентрацию Ca2+ и активирует передачу сигналов Ca2+/кальмодулин-зависимой протеинкиназы II (CaMKII) в линии хориоидальных эндотелиальных клеток обезьян и вызывает дисфункцию эндотелиальных клеток сосудов. Кроме того, генетический нокдаун гена cochlin и фармакологическая блокада SFRP1 устраняют снижение перфузии хориоидальной крови и предотвращают прогрессирование близорукости в модели FDM. В совокупности это исследование идентифицирует новую сигнальную ось, которая может включать кохлин в сетчатке, SFRP1 в RPE и CaMKII в хориоидальных сосудистых эндотелиальных клетках и способствовать патогенезу непатологической близорукости, подразумевая потенциал кохлина и SFRP1 в качестве интервенционных мишеней при близорукости.

Близорукость стала серьезной проблемой общественного здравоохранения, особенно среди детей и подростков. В Азии распространенность ювенильной близорукости составляет 80–90%, среди которых на долю близорукости высокой степени (ГМ, аномалии рефракции >−6,00 диоптрий) приходится 10–20%1. Более того, по прогнозам, к 2050 году почти 50% населения мира будет страдать от близорукости, причем 10% из них будут иметь близорукость высокой степени2. Без эффективного контроля близорукость быстро прогрессирует до ХМ, что может вызвать необратимые патологические поражения глазного дна3; если это происходит, близорукость называется патологической близорукостью (PM). Хотя для борьбы с ПМ доступны лекарственные средства и хирургические процедуры, их терапевтические эффекты остаются неудовлетворительными, отчасти из-за необратимого характера патологий, связанных с ПМ, поэтому пациенты с ПМ страдают от серьезных нарушений зрения или даже юридической слепоты4. Поскольку ПМ прогрессирует из непатологической близорукости, а большая часть ювенильной близорукости относится к непатологической близорукости5, было бы важно найти интервенционные методы, позволяющие замедлить или остановить прогрессирование непатологической близорукости, особенно у детей и подростков, зрение которых может быть восстановлено с помощью рефракционных операций после роста. если на глазном дне не образовалась необратимая патология. Однако современные интервенционные методы лечения непатологической близорукости, такие как ношение очков6 или ортокератологических линз7, введение низких доз атропина8 и лазерные рефракционные операции9, по существу представляют собой симптоматическое лечение с возможностью возникновения побочных эффектов. Этот сценарий указывает на сложность патогенеза близорукости и на нынешнюю нехватку точных молекулярных мишеней для вмешательства при близорукости.

Основываясь на нескольких теориях, таких как теории локального контроля сетчатки10, дефокусировки11 и теории гипоксии склеры12, которые были предложены для патогенеза близорукости, а также на клинических наблюдениях за молодыми людьми с непатологической близорукостью13, исследователи в этой области начали понимать, что размытые изображения в сетчатки и снижение перфузии крови в сосудах хориоидеи имеют решающее значение для возникновения непатологической близорукости14,15. Однако сигнальная ось, которая реагирует на размытие изображения в сетчатке и затем приводит к снижению перфузии хориоидальной крови, остается неизвестной. Чтобы выяснить эту сигнальную ось, мы проанализировали ткани заднего полюса глаза моделей близорукости, индуцированной хрусталиком морской свинки (LIM) и близорукости с лишением формы (FDM), используя высокопроизводительную протеомику, и идентифицировали кохлин, белковую молекулу с наиболее резкой активацией. и наибольшую статистическую значимость. Кохлин представляет собой секреторный белок внеклеточного матрикса (ECM), кодируемый геном COCH и содержащий 550 аминокислот16. Бхаттачарья и его коллеги сообщили, что этот белок ЕСМ демонстрирует зависящую от времени активацию трабекулярной сети (ТМ) как на мышиной модели хронической глаукомы17, так и у пациентов с первичной открытоугольной глаукомой18, что приводит к возрастным отложениям кохлина и уменьшению коллагена в ТМ18. Эти сообщения указывают на возможную патогенность кохлина при заболеваниях глаз. Кроме того, наши иммуногистохимические результаты показали его расположение в фоторецепторах сетчатки и близость к пигментному эпителию сетчатки (RPE); поэтому мы предполагаем, что кохлин может служить молекулярным сигналом сетчатки в ответ на размытое изображение, воспринимаемое фоторецепторами, и передавать миопигенную информацию на RPE.

0.05, Fig. 1a). At 2 w, 4 w, and 6 w following FDM induction, the right eye refraction in the FDM group was decreased 110.17%, 170.62%, and 211.14%, respectively, compared to that before induction, showing a trend of time-dependent reduction (Fig. 1a). Furthermore, the right eye refraction in the FDM group was significantly decreased in comparison to that of normal controls at each time point (all P < 0.01, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1a). On the other hand, the changes in axial length (AL) paralleled those in refraction in this myopia model, demonstrating a time-dependent AL elongation (all P < 0.001, for FDM group, 0 w vs 2 w, 0 w vs 4 w, 0 w vs 6 w, Fig. 1c) and a greater AL in myopic animals than normal animals (all P < 0.001, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1c). In contrast, the corneal curvature of the right eye did not change significantly at any time point following FDM induction (all P > 0.05, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1e)./p> 1) was set as the only criterion for differentially expressed genes (DEGs). Compared to the normal controls, 114 and 147 DEGs were identified in the FDM and LIM groups, respectively, whereas 112 DEGs were found when the 2 myopic groups were compared with each other (Fig. 2a). Thereafter, both fold change and statistical significance (log2 |fold change|> 1 and P < 0.05) were set as the criteria, and the expression patterns of the top 25 DEGs were displayed by a heatmap of hierarchical clustering analysis (Fig. 2b). Moreover, volcano plots showed 38 DEGs between the LIM and normal groups, among which 24 were upregulated and 14 were downregulated (Fig. 2c); 26 DEGs between the FDM and normal groups, of which 23 were upregulated and 3 were downregulated (Fig. 2d); and 38 DEGs between the LIM and FDM groups, of which 16 were upregulated and 22 were downregulated (Fig. 2e). It is worth mentioning that the Coch gene, encoding the cochlin protein, ranked 1st among the top 10 DEGs between the FDM and normal groups, with its protein abundance in FDM being 3.78-fold greater than that in normal controls (Supplementary Table 1). In addition, cochlin protein expression was also upregulated in the LIM model compared with normal controls (Fig. 2c), and its trend of expression paralleled the myopia severity among the experimental groups (Figs. 1a, b and 2c, d). Therefore, cochlin was selected as the potential molecular cue in the retina for expression validation./p> 0.05, Normal vs SFRP-1 + WAY, Normal vs SFRP-1 + Wnt3a, Fig. 5d, e) but not by DMSO and PBS (both P < 0.05, normal vs SFRP-1 + DMSO, normal vs SFRP-1 + PBS; SFRP-1 + WAY vs SFRP-1 + DMSO; P < 0.001, SFRP-1 + Wnt3a vs SFRP-1 + PBS, Fig. 5d, e). The CM of cochlin-treated ARPE-19 cells had comparable effects on RF-6A cells (Supplementary Fig. 3d, e)./p>

0.05, FDM vs shRNA, FDM vs WAY 316606 for 1 w, Fig. 6b). At 6 w following the induction, compared to the normal controls, the AL in the FDM group extended 102.71% (P < 0.001, FDM vs NOR for 6 w, Fig. 6b), which was precluded by intravitreal administration of either the shRNA or WAY 316606 (P < 0.05, FDM vs shRNA, FDM vs WAY 316606 for 6 w, Fig. 6b). When the bilateral AL differences were used for analysis, the trends and statistical significance among the experimental groups were comparable to those using the data of the right eyes (Fig. 6d)./p> 0.05, FDM vs Scr at 1 w and 6 w, FDM vs DMSO at 1 w and 6 w; P < 0.01, shRNA vs Scr at 1 w; all P < 0.001, shRNA vs Scr at 6 w, WAY vs DMSO at 1 w and 6 w; Fig. 6g, h)./p> 0.05, Fig. 7h, l)./p>

1./p>