老年黃斑變性(age-related macular degeneration,AMD),是50歲以上人群中可導(dǎo)致視力受損的一種常見疾病,其發(fā)病率隨著年齡增長而增大。AMD一般發(fā)展得比較緩慢,在前期有很長一段時(shí)間并不會(huì)影響患者的視力,患者隨著年齡增常才會(huì)逐漸出現(xiàn)視力受損的癥狀(不過也有少部分患者病情發(fā)展得比較迅速)。AMD一般不會(huì)引起完全的眼盲,但會(huì)模糊人的中心視野,妨礙一些重要日?;顒?dòng),比如要看清別人的臉,開車,煮飯等活動(dòng)將變得異常艱難。研究發(fā)現(xiàn)戒煙,適量運(yùn)動(dòng),保持正常的血壓和膽固醇水平,健康飲食,多補(bǔ)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(fēng)險(xiǎn)。?
地圖狀萎縮(Geographic atrophy,GA)是黃斑的一種慢性漸進(jìn)性退變,主要表現(xiàn)為局部視網(wǎng)膜外圍組織、視網(wǎng)膜色素上皮和脈絡(luò)膜毛細(xì)血管明顯萎縮。GA是晚期AMD的一部分,可以導(dǎo)致中央暗點(diǎn)和永久性喪失視力。
(圖片來源:beckenham optometrist官網(wǎng))
Drusen是AMD患者的視網(wǎng)膜下色素上皮(retinal pigmented epithelium,RPE)細(xì)胞外的沉積物,在眼底相中表現(xiàn)為黃斑區(qū)的黃白色類圓形小病灶。Drusen會(huì)隨著病情的加重而增多或增大,發(fā)展到一定程度時(shí)患者可能會(huì)有視野中心出現(xiàn)固定“黑影”的感覺。
(圖片來源:cellcureneurosciences官網(wǎng))
NLRP3炎性小體是細(xì)胞質(zhì)內(nèi)可以識(shí)別病原體或損傷相關(guān)因子(PAMPs / DAMPs)然后引發(fā)炎癥反應(yīng)的蛋白多聚體復(fù)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(huì)促使細(xì)胞生成細(xì)胞凋亡相關(guān)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(huì)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(fā)表在Signal Transduction and Targeted Therapy期刊上的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn):AβOs可以通過影響嘌呤能受體P2RX7和NLRP3炎性小體的表達(dá)水平來引發(fā)RPE退化;另外,炎性小體抑制劑——核苷逆轉(zhuǎn)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(dǎo)RPE中NLRP3炎性小體復(fù)合物的形成
研究人員通過對(duì)Nlrp3-GFP轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行視網(wǎng)膜下注射AβOs,觀察到AβOs可以激活NLRP3基因的表達(dá)(圖1a)。
(圖1a:共聚焦顯微鏡下的小鼠視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)和脈絡(luò)膜層,免疫熒光染緊密連接蛋白ZO-1?!癙BS”為對(duì)照組,“AβOs”為AβOs注射組,綠色熒光越強(qiáng)代表NLRP3基因表達(dá)越強(qiáng)。)
研究人員通過構(gòu)建ASC-CitrineFlox/Best1-Cre+小鼠(在RPE中特異性表達(dá)ASC蛋白),觀察到AβOs使ASC蛋白表達(dá)水平上升(圖1b,c)。
(圖1b,c:綠色熒光越強(qiáng)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(guān)基因(Nlrp3, Gsdmd, Casp1, Pycard),發(fā)現(xiàn)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(duì)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(wǎng)膜色素上皮和脈絡(luò)膜層)
3、人P2RX7蛋白表達(dá)在AβOs引起的RPE退化中起關(guān)鍵作用
嘌呤能受體P2RX7是NLRP3炎性小體的一個(gè)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?yàn)槿撕托∈蟮腜2RX7蛋白在免疫活性上存在顯著的種間差異,并且有報(bào)道表示P2RX7敲除的小鼠中仍存在部分有功能的P2RX7剪接異構(gòu)體,所以研究人員構(gòu)建了P2rx7hP2RX7Flox/Best1-Cre+小鼠(不表達(dá)P2RX7)和P2rx7hP2RX7Flox小鼠(表達(dá)人P2RX7),發(fā)現(xiàn)只有表達(dá)人P2RX7的小鼠才會(huì)發(fā)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(jīng),表明在P2rx7hP2RX7Flox/Best1-Cre+小鼠中P2RK7在RPE之外的組織里仍有表達(dá))
4、NRTIs(核苷逆轉(zhuǎn)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(duì)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(duì)AβOs引起的RPE退化的抑制作用有劑量依賴性(圖3a)。光學(xué)相干斷層掃描(OCT)顯示視網(wǎng)膜下注射AβOs之后視網(wǎng)膜色素上皮和感光細(xì)胞外段的損壞,以及藥物對(duì)這種損壞的抑制(圖3b)。
(圖4a, b)
參考文獻(xiàn):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