miR-10b-5p通过靶向GCLM和LANCL1调控糖尿病角膜氧化应激的多组学整合研究

《Diabetologia》：Oxidative stress-regulatory role of miR-10b-5p in the diabetic human cornea revealed through integrated multi-omics analysis

本研究针对糖尿病角膜病变中氧化应激加剧、干细胞功能异常等临床难题，聚焦糖尿病角膜中显著上调的miR-10b-5p，通过整合转录组与蛋白质组学分析，首次发现其直接靶向谷胱甘肽合成关键酶GCLM和氧化应激调控蛋白LANCL1。实验证实抑制miR-10b-5p可恢复糖尿病角膜中GCLM/LANCL1表达，提升GSH/GSSG比值并降低ROS水平，为糖尿病角膜病变的靶向治疗提供了新策略。

　　

在全球有超过5亿糖尿病患者深受并发症困扰的背景下，糖尿病角膜病变作为常见却易被忽视的并发症，正悄然侵蚀着患者的视觉健康。这种疾病以角膜上皮修复延迟、神经退化和干细胞功能衰竭为特征，其核心机制与高血糖引发的氧化应激密切相关。当角膜最关键的再生引擎——角膜缘上皮干细胞（limbal epithelial stem cells, LESCs）因氧化损伤而“熄火”，角膜的透明性与自我修复能力便随之崩塌。然而，驱动这一病理过程的关键分子开关究竟是何物？《Diabetologia》最新发表的研究揭开了谜底：微型核糖核酸miR-10b-5p正是操控糖尿病角膜氧化应激网络的“主谋”。

为破解这一难题，研究团队首先从21例非糖尿病和10例糖尿病捐献者的角膜样本中分离角膜缘上皮细胞（limbal epithelial cells, LECs），通过转染miR-10b-5p模拟物（miR-10b）及其对照（miR-MC），结合RNA测序（RNA-seq）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）蛋白质组学技术，构建了miR-10b-5p的全局调控图谱。此外，研究利用永生化人角膜上皮细胞（human corneal epithelial cells, HCECs）、原代LECs及离体器官培养角膜模型，通过过氧化氢（H₂O₂）诱导氧化应激，采用蛋白质印迹（western blot）、免疫染色、GSH-Glo谷胱甘肽检测和DCFDA活性氧（ROS）测定等关键技术，验证了miR-10b-5p对靶基因的调控功能及下游生理效应。

转录组与蛋白质组整合分析揭示关键靶点

主成分分析显示miR-10b转染的LECs与对照组形成明显分离簇，共筛选出4562个差异表达基因（DEGs）和158个差异表达蛋白（DEPs）。整合分析发现34个在mRNA和蛋白水平均被显著抑制的靶点，其中谷氨酸-半胱氨酸连接酶修饰亚基（GCLM）和羊毛硫氨酸合成酶C样蛋白1（LANCL1）作为氧化应激通路的核心调控因子脱颖而出。

miR-10b特异性抑制GCLM而非GCLC

蛋白质印迹和免疫染色证实，miR-10b可显著降低GCLM蛋白水平，效果与GCLM特异性小干扰RNA（siRNA-GCLM）相当，但对催化亚基GCLC无影响。在H₂O₂应激模型中，对照组GCLM表达在6小时达峰，而miR-10b过表达组始终维持低水平，揭示其对抗氧化应激诱导的GCLM上调能力。

谷胱甘肽代谢失衡与ROS爆发

在H₂O₂处理3小时后，miR-10b或siRNA-GCLM转染的LECs均出现还原型谷胱甘肽（GSH）水平显著下降、氧化型谷胱甘肽（GSSG）积累及2GSH/GSSG比值降低。同时，HCECs中ROS水平在miR-10b过表达组6小时达峰值（12.67% vs 对照组10.41%），证实氧化防御系统崩溃。

LANCL1参与应激调控

蛋白质印迹显示miR-10b显著抑制LANCL1表达。该蛋白已知参与线粒体功能调节，其下调可能加剧ROS稳态失衡，与GCLM协同放大氧化损伤。

人体组织验证与治疗潜力验证

糖尿病捐献者角膜中GCLM与LANCL1表达显著低于非糖尿病组。而在糖尿病器官培养角膜中转染miR-10b抑制剂后，两者表达明显恢复，证明靶向miR-10b可逆转糖尿病相关的分子病变。

本研究通过多组学整合策略，首次绘制了miR-10b-5p在糖尿病角膜中的调控网络，阐明其通过双重靶向GCLM和LANCL1破坏谷胱甘肽代谢平衡、加剧氧化应激的分子机制。值得注意的是，GCLM作为谷胱甘肽合成限速酶GCL的调节亚基，其特异性下调（而非催化亚基GCLC）提示miR-10b-5p具有精确的靶向调控特性。而LANCL1的协同作用进一步揭示了氧化应激应答的多层次调控特性。在讨论中，作者强调糖尿病角膜病变的临床表征——上皮脆性、神经功能障碍及愈合延迟——均与本研究揭示的分子机制密切关联。此外，研究通过离体人体角膜模型验证了miR-10b抑制剂的治疗潜力，为开发针对糖尿病角膜病变的靶向疗法提供了理论依据和实验支撑。这一发现不仅深化了对糖尿病角膜病变发病机制的理解，更为未来通过局部给药干预miR-10b-5p以恢复角膜健康开辟了新的途径。