ELF3调控PES1靶向VEGFR2介导糖尿病视网膜病变血管生成及血视网膜内屏障损伤的新机制

《Journal of Translational Medicine》：ELF3-regulated PES1 targets VEGFR2 to mediate angiogenesis and retinal inner barrier injury in diabetic retinopathy

本研究针对糖尿病视网膜病变(DR)中抗VEGF治疗效果不佳的临床难题，首次揭示了转录因子ELF3通过调控PES1表达，进而激活VEGFR2信号通路，导致视网膜血管内皮功能障碍的关键机制。研究人员通过整合单细胞转录组测序(scRNA-seq)和染色质免疫共沉淀测序(ChIP-seq)等技术，证实干预ELF3/PES1轴可显著改善高糖诱导的血管渗漏和病理性 angiogenesis，为DR治疗提供了新的潜在靶点。

　　

随着糖尿病患病率的持续攀升，糖尿病视网膜病变(DR)已成为工作年龄人群首要的致盲性眼病。其中，病理性血管生成和血管渗漏是DR进展的核心环节。虽然抗血管内皮生长因子(VEGF)药物是目前的主流治疗方案，但临床实践中发现部分患者存在治疗抵抗现象，这促使科学家们不断探索新的调控靶点。

近日，安徽医科大学第二附属医院陶李明和蒋正轩团队在《Journal of Translational Medicine》发表的研究，通过多组学技术联合实验验证，首次揭示了ELF3/PES1/VEGFR2信号轴在DR发生发展中的关键作用。研究人员发现，在高糖环境下，转录因子ELF3显著上调，并通过结合PES1基因启动子区域促进其转录表达。升高的PES1蛋白不仅直接结合VEGFR2基因的增强子区域调控其转录活性，还通过破坏血管内皮钙黏蛋白(VE-cadherin)和闭锁蛋白(Occludin)的表达，导致血视网膜屏障(BRB)功能受损。

本研究主要采用以下关键技术方法：整合批量RNA测序(bulk RNA-seq)和单细胞RNA测序(scRNA-seq)筛选关键靶点；建立链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病大鼠模型；通过染色质免疫共沉淀测序(ChIP-seq)和双荧光素酶报告基因实验验证转录调控关系；利用体外细胞模型（人视网膜微血管内皮细胞HRMECs）开展功能实验（细胞划痕、Transwell小室、管腔形成、EdU增殖等）；通过Evans Blue渗漏实验、胰酶消化铺片和组织染色评估视网膜血管功能。

PES1在糖尿病条件下内皮细胞和视网膜中异常激活

研究人员通过对GEO数据库中人DR样本的转录组数据分析发现，PES1在DR患者视网膜组织中显著高表达。单细胞测序分析进一步显示，PES1的特异性高表达主要集中在血管内皮细胞。动物实验证实，糖尿病大鼠视网膜中PES1、VEGFA和VEGFR2蛋白表达均明显上调，细胞实验也验证了高糖可诱导HRMECs中PES1的高表达。

PES1加重糖尿病大鼠微血管损伤

在糖尿病大鼠模型中，研究人员通过玻璃体腔注射PES1短发夹RNA(shRNA)干扰病毒，发现PES1 knockdown可显著改善血视网膜屏障功能，减少Evans Blue染料渗漏，降低无细胞毛细血管数量，并缓解视网膜神经节细胞减少和视网膜厚度变薄等病理改变。Western blot结果显示，PES1 knockdown可逆转糖尿病引起的VE-cadherin和Occludin蛋白表达下降。

PES1调节高糖诱导的内皮功能障碍

体外细胞实验表明，高糖可促进HRMECs的增殖、迁移、侵袭和管腔形成能力，而PES1小干扰RNA(siRNA)可逆转这些效应。同时，PES1 knockdown可改善高糖引起的细胞间连接蛋白表达下降和血管通透性增加。

PES1 knockdown抑制氧化应激

研究还发现，高糖可导致HRMECs中活性氧(ROS)水平升高，氧化应激相关蛋白NOX4表达上调而SOD1表达下降。PES1 knockdown可显著改善这种氧化-抗氧化失衡状态，降低ROS水平，提高SOD1活性。

VEGFR2是PES1介导的潜在靶点

通过ChIP-seq技术，研究人员在全基因组范围内筛选PES1的结合位点，发现PES1可特异性结合VEGFR2基因的增强子区域。ChIP-qPCR和双荧光素酶报告基因实验进一步证实，PES1通过结合VEGFR2增强子区域调控其转录活性。

ELF3调控HRMECs中PES1转录活性

机制探讨发现，转录因子ELF3在高糖条件下表达上调，且其knockdown可显著降低PES1的mRNA和蛋白水平。ChIP-qPCR和双荧光素酶报告基因实验证实，ELF3可直接结合PES1启动子区域并激活其转录。

该研究首次系统阐述了ELF3/PES1/VEGFR2信号轴在DR发病机制中的关键作用，不仅为理解DR的分子机制提供了新视角，也为开发新的治疗策略奠定了理论基础。相比于传统的抗VEGF治疗，针对ELF3或PES1的干预可能从转录源头调控VEGFR2表达，同时兼具改善血管屏障功能和抗氧化应激的多重作用，更适合DR复杂的病理微环境。

未来研究需要进一步明确ELF3/PES1/VEGFR2轴与其他信号通路的crosstalk（串话），以及其在DR不同发展阶段的具体作用，为临床转化提供更充分的实验依据。