NRTIs和kamuvudines抑制 β-淀粉样蛋白引起的视网膜色素上皮退化
2021.06.15
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老年黄斑变性(age-related macular degeneration,AMD),是50岁以上人群中可导致视力受损的一种常见疾病,其发病率随着年龄增长而增大。AMD一般发展得比较缓慢,在前期有很长一段时间并不会影响患者的视力,患者随着年龄增常才会逐渐出现视力受损的症状(不过也有少部分患者病情发展得比较迅速)。AMD一般不会引起完全的眼盲,但会模糊人的中心视野,妨碍一些重要日常活动,比如要看清别人的脸,开车,煮饭等活动将变得异常艰难。研究发现戒烟,适量运动,保持正常的血压和胆固醇水平,健康饮食,多补充绿叶蔬菜和鱼类等健康的生活作息可以降低患上AMD的风险。 


地图状萎缩(Geographic atrophy,GA)是黄斑的一种慢性渐进性退变,主要表现为局部视网膜外围组织、视网膜色素上皮和脉络膜毛细血管明显萎缩。GA是晚期AMD的一部分,可以导致中央暗点和永久性丧失视力。


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(图片来源:beckenham optometrist官网)


Drusen是AMD患者的视网膜下色素上皮(retinal pigmented epithelium,RPE)细胞外的沉积物,在眼底相中表现为黄斑区的黄白色类圆形小病灶。Drusen会随着病情的加重而增多或增大,发展到一定程度时患者可能会有视野中心出现固定“黑影”的感觉。


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(图片来源:cellcureneurosciences官网)


NLRP3炎性小体是细胞质内可以识别病原体或损伤相关因子(PAMPs / DAMPs)然后引发炎症反应的蛋白多聚体复合物。NLRP3炎性小体的激活需要ASC蛋白的参与,被激活的炎性小体会促使细胞生成细胞凋亡相关蛋白caspase-1,还有炎症因子IL-1β和IL-18。已有研究表明NLRP3炎性小体的激活会促使AMD疾病中的RPE退化。


β-淀粉样蛋白低聚物(amyloid-β oligomers ,AβOs)是Drusen的主要成分,近期发表在Signal Transduction and Targeted Therapy期刊上的一项研究发现:AβOs可以通过影响嘌呤能受体P2RX7和NLRP3炎性小体的表达水平来引发RPE退化;另外,炎性小体抑制剂——核苷逆转录酶抑制剂(NRTIs)和kamuvudines(NRTIs的无毒衍生物)能够抑制AβOs引起的RPE退化。


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1、AβOs诱导RPE中NLRP3炎性小体复合物的形成


研究人员通过对Nlrp3-GFP转基因小鼠进行视网膜下注射AβOs,观察到AβOs可以激活NLRP3基因的表达(图1a)。


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(图1a:共聚焦显微镜下的小鼠视网膜色素上皮(RPE)和脉络膜层,免疫荧光染紧密连接蛋白ZO-1。“PBS”为对照组,“AβOs”为AβOs注射组,绿色荧光越强代表NLRP3基因表达越强。)


研究人员通过构建ASC-CitrineFlox/Best1-Cre+小鼠(在RPE中特异性表达ASC蛋白),观察到AβOs使ASC蛋白表达水平上升(图1b,c)。


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(图1b,c:绿色荧光越强代表ASC蛋白水平越高)



2、NLRP3炎性小体促使AβOs引起的RPE退化


研究人员通过敲除小鼠炎性小体的几种组成蛋白(NLRP3, gasdermin D, caspase-1, ASC)的相关基因(Nlrp3, Gsdmd, Casp1, Pycard),发现AβOs不能引起基因敲除小鼠的RPE退化(图2a-e),证明NLRP3炎性小体对与AβOs引起的RPE退化是必须的。


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(图2a-e:上行为眼底影像,白色箭头指的是退化的组织部位;下行为视网膜色素上皮和脉络膜层)



3、人P2RX7蛋白表达在AβOs引起的RPE退化中起关键作用


嘌呤能受体P2RX7是NLRP3炎性小体的一个上游蛋白,研究人员观察到AβOs不能在P2RX7敲除的小鼠中引起RPE退化(图3a)。因为人和小鼠的P2RX7蛋白在免疫活性上存在显著的种间差异,并且有报道表示P2RX7敲除的小鼠中仍存在部分有功能的P2RX7剪接异构体,所以研究人员构建了P2rx7hP2RX7Flox/Best1-Cre+小鼠(不表达P2RX7)和P2rx7hP2RX7Flox小鼠(表达人P2RX7),发现只有表达人P2RX7的小鼠才会发生AβOs引起的RPE退化(图3b-d)。


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(图3a-d:b图中黑色箭头指的是视神经,表明在P2rx7hP2RX7Flox/Best1-Cre+小鼠中P2RK7在RPE之外的组织里仍有表达)



4、NRTIs(核苷逆转录酶抑制剂) 和 Kamuvudines(NRTIs的无毒衍生物)抑制AβOs引起的RPE退化


研究人员对小鼠眼球玻璃体分别注射两种NRTIs药物(拉米夫定、齐多夫定)和两种Kamuvudines药物(2-乙基齐多夫定、3-甲基拉米夫定),观察到药物对AβOs引起的RPE退化的抑制作用有剂量依赖性(图3a)。光学相干断层扫描(OCT)显示视网膜下注射AβOs之后视网膜色素上皮和感光细胞外段的损坏,以及药物对这种损坏的抑制(图3b)。


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(图4a, b)


参考文献: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


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