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为探究糖皮质激素性后囊下白内障(GIC)的发病机制,郑州大学第一附属医院等机构的研究人员开展了关于地塞米松(DEX)对晶状体上皮细胞 ferroptosis 调控的研究。结果发现 GIC 与 CD82-P53-GPX4/SLC7A11 轴介导的 ferroptosis 上调密切相关,这为 GIC 的干预提供了新策略。
在眼科疾病领域,糖皮质激素(GCs)广泛应用于炎症、自身免疫疾病、器官移植和癌症治疗,然而其引发的继发性后囊下白内障却成为一个棘手的问题。据了解,约 5 - 15% 的白内障属于后囊下白内障(PSCs),而使用 GCs 是 PSCs 的主要危险因素,在高剂量 GCs 使用者中,GIC 的比例甚至高达 75%。在低收入国家,由于糖皮质激素的滥用,GIC 的发病率还在不断上升。目前,临床上对 GIC 的诊断主要基于 GCs 的使用史和裂隙灯下的白内障表型,但 GIC 的分子机制却一直不明确。以往的研究提出了一些可能的发病机制,但都无法完全解释 GIC 的发生。在此背景下,郑州大学第一附属医院等机构的研究人员开展了深入研究,相关成果发表在《Communications Biology》上。
研究人员为探究 GIC 的发病机制,主要运用了 RNA 测序、免疫印迹、细胞转染等关键技术方法。研究人员收集了 GIC 患者和简单核性白内障(NC)患者的前囊组织样本,同时使用人晶状体上皮细胞系 FHL124 以及大鼠模型进行实验。
在研究结果部分:
- 基因表达分析:研究人员通过对 GIC 相关数据库进行分析,筛选出 15 个与 ferroptosis 相关的差异表达基因(FDGs),经进一步分析确定了 5 个关键基因,其中 CD82 在 GIC 患者前囊组织中上调最为显著,提示其与 GIC 密切相关。
- DEX 诱导晶状体上皮细胞 ferroptosis:体外实验中,用 1μM DEX 处理 FHL124 细胞,结果显示 DEX 抑制细胞增殖、诱导细胞死亡,且该细胞死亡可被 ferroptosis 抑制剂 Ferrostain - 1(Fer - 1)挽救,而非其他细胞死亡抑制剂。同时,DEX 处理增加了细胞内 ROS、铁离子、脂质过氧化产物等 ferroptosis 相关指标,还改变了 ferroptosis 相关基因的表达,这些都表明 DEX 可激活晶状体上皮细胞的 ferroptosis。
- CD82 与糖皮质激素介导的 ferroptosis 的关系:研究发现 DEX 可上调 FHL124 细胞中 CD82 的表达,抑制 CD82 可恢复 GPX4 的表达,降低细胞内铁离子、脂质 ROS 等水平。在 GIC 患者前囊上皮细胞中,CD82 蛋白表达也显著上调,说明 CD82 表达上调参与调节 DEX 诱导的 ferroptosis。
- DEX 通过 GR 上调 CD82 转录表达:实验表明 DEX 可通过结合糖皮质激素受体(GR)上调 CD82 的转录表达,GR 能与 CD82 启动子结合,突变 GR 结合位点会降低 CD82 启动子的活性,从而证实 DEX - GR 参与了 CD82 转录表达的上调。
- CD82 通过上调 P53 下调 SLC7A11 和 GPX4:通过转录组测序分析,研究人员发现 CD82 过表达会导致一些与 ferroptosis 相关基因的变化。进一步研究表明,CD82 是 P53 表达的上游调节因子,P53 可调节 DEX 激活的 ferroptosis 相关基因,过表达 CD82 可激活 ferroptosis,证实了 CD82 可通过上调 P53 表达激活 ferroptosis。
- 抑制 ferroptosis 对大鼠模型中 DEX 诱导的白内障的影响:在大鼠模型实验中,无论是体外培养的大鼠晶状体还是前房注射 DEX 的大鼠模型,都出现了与 ferroptosis 相关的变化,且 DEX 诱导了白内障的形成。而应用 ferroptosis 抑制剂 Liproxstatin - 1(Lip - 1)后,显著降低了 DEX 诱导的白内障发生率,再次证实了 CD82 与 DEX 诱导的 GIC 的相关性,以及抑制 ferroptosis 对 GIC 的改善作用 。
研究结论和讨论部分指出,ferroptosis 参与了糖皮质激素诱导的后囊下白内障的发生,DEX 通过上调 CD82 转录表达激活 ferroptosis,进而下调 GPX4 和 SLC7A11 的表达。抑制 ferroptosis 可降低大鼠模型中 DEX 诱导的 PSCs 发生率,这为 GIC 的干预提供了一种新的治疗策略。同时,研究还发现了 CD82 - P53 - GPX4/SLC7A11 轴在 GIC 发生中的重要作用,为进一步理解 GIC 的发病机制提供了理论依据。但目前 ferroptosis 与 EMT 在 PSCs 中的调控关系仍不明确,有待后续进一步研究。