一种广谱抗血管生成四肽通过结合β-阻遏蛋白-1（β-arrestin-1）并阻止Akt磷酸化来缓解糖尿病视网膜病变

《Pharmacological Research》：A broad-spectrum anti-angiogenic tetrapeptide regresses diabetic retinopathy through β-arrestin-1 binding and prevention of Akt phosphorylation

糖尿病视网膜病变（DR）治疗中，研究发现了HHV-6 U94蛋白的N端四肽KDKY具有广谱抗血管生成活性，通过结合β-arrestin-1抑制Akt磷酸化通路，在体外和STZ糖尿病小鼠模型中均表现出与抗VEGF抗体相当的疗效。

　　糖尿病视网膜病变（DR）是一种由于高血糖导致的微血管损伤疾病，其特点是异常的血管生成，可能导致新生血管性青光眼、视网膜脱离和失明。目前，DR的主要治疗方法是通过玻璃体腔注射抗VEGF抗体（Ab），这是目前唯一被批准用于治疗DR的药物。然而，尽管这种疗法在一定程度上有效，但其长期效果和可能的耐药性问题仍然存在。本研究发现，人类疱疹病毒6型（HHV-6）的潜伏蛋白U94具有抗血管生成活性，并且其功能表位被鉴定为四肽KDKY。该肽通过与细胞内蛋白β- arrestin-1结合，阻止Akt的磷酸化，从而抑制主要的促血管生成通路。实验表明，单次玻璃体腔注射KDKY在小鼠模型中显示出与抗VEGF抗体相似的治疗效果，为DR的新治疗策略提供了潜在的方向。

### 糖尿病视网膜病变及其治疗现状

糖尿病视网膜病变是糖尿病的严重并发症之一，影响了大量糖尿病患者的生活质量。据统计，几乎所有的1型糖尿病患者和约60%的2型糖尿病患者在患病后的前二十年内都会发展出DR。如果不进行治疗，DR可能会导致失明。根据是否出现新血管形成，DR可分为非增殖型糖尿病视网膜病变（NPDR）和增殖型糖尿病视网膜病变（PDR）。NPDR是DR的初期阶段，表现为血管通透性增加和毛细血管闭塞，进而导致缺血和缺氧。而PDR则以新血管形成为特征，可能导致视网膜和玻璃体出血，最终引发视网膜脱离。PDR是目前工作年龄人群失明的主要原因之一。

在1型糖尿病患者中，即使在视网膜病变的早期阶段，也会出现内皮祖细胞（EPCs）的功能障碍和数量减少。EPCs在维持血管更新、重塑和稳态中起着关键作用。同时，循环中的促血管生成细胞（CACs）数量和功能也受到影响，这可能是血管生成和微血管损伤的主要原因。值得注意的是，这种缺陷在1型糖尿病患者接受胰岛移植后可以得到逆转。这些发现强调了EPC和CAC功能障碍在DR发生过程中的重要性，以及它们对内皮功能的影响。

### 病毒与抗血管生成活性

病毒在进化过程中发展出多种策略来促进其复制和传播。例如，某些病毒能够刺激特定细胞的激活和增殖。HHV-6被发现可以感染并长期存在于血管内皮细胞（ECs）中，而不会引起细胞病变。HHV-6感染的ECs显示出显著的抗血管生成活性，这种效应完全依赖于U94的表达。U94被认为是病毒潜伏的分子标记物，因此其抗血管生成活性成为研究重点。

研究者通过分解U94蛋白，确定其抗血管生成功能表位为位于其N端的四肽KDKY。该短肽通过与β-arrestin-1结合，阻断多种促血管生成分子的下游信号传导，从而表现出广谱的抗血管生成活性。此外，功能、结构和形态分析表明KDKY在DR的动物模型中具有治疗效果。这些发现为开发新的DR治疗策略提供了理论依据。

### 实验方法与结果

为了验证KDKY的抗血管生成活性，研究者采用了多种实验方法。首先，使用人类脐静脉内皮细胞（HUVECs）、人肺微血管内皮细胞（HL-mECs）和人视网膜内皮细胞（HRECs）进行体外实验。通过管形成实验、伤口愈合实验和细胞活力检测，KDKY显示出显著的抗血管生成和抗迁移活性。此外，研究者还通过微阵列分析和生物芯片（Biacore）技术，进一步验证了KDKY与β-arrestin-1的结合能力及其对Akt磷酸化的抑制作用。

在体内实验中，研究者使用了STZ诱导的糖尿病小鼠模型。将45只糖尿病小鼠分为不同的治疗组，分别接受玻璃体腔注射抗VEGF抗体或KDKY肽。结果显示，KDKY在体内显示出与抗VEGF抗体相当的治疗效果。通过电生理检查（ERG）和免疫组化分析，KDKY能够改善视网膜功能，减少血管生成，并逆转因糖尿病引起的视网膜厚度变化。这些结果进一步支持了KDKY作为治疗DR的潜在药物。

### KDKY的作用机制

研究发现，KDKY通过与β-arrestin-1结合，抑制Akt的磷酸化，从而阻断促血管生成信号通路。β-arrestin-1是调节多种细胞功能的关键蛋白，包括血管生成和炎症反应。KDKY不仅能够抑制Akt的磷酸化，还能减少VEGF-A的分泌，从而减轻DR引起的血管渗漏和增殖。此外，KDKY在高糖条件下仍然保持其抗血管生成活性，表明其在糖尿病环境中的稳定性。

在实验中，KDKY对促血管生成因子如FGF-2、VEGF-A和IL-8表现出显著的抑制作用。通过分析KDKY与β-arrestin-1的相互作用，研究者发现该肽能够选择性地阻断Akt的激活，而不影响其他β-arrestin-1介导的反应，如ERK1/2的激活。这表明KDKY在调节促血管生成通路方面具有高度特异性，可能为开发新的抗血管生成药物提供新的思路。

### 临床意义与未来研究方向

本研究的结果表明，KDKY作为一种简化的药物，具有广泛的抗血管生成活性，并且在体内实验中表现出与抗VEGF抗体相似的治疗效果。这为DR的治疗提供了新的可能性，特别是在那些对现有抗VEGF治疗产生耐药性的患者中。此外，KDKY的单次注射能够维持较长时间的治疗效果，这可能减少患者的治疗频率，提高治疗的便利性和安全性。

尽管KDKY显示出良好的治疗潜力，但还需要进一步研究其在人体中的应用。此外，其他病毒蛋白也可能通过类似机制调节宿主细胞功能，因此未来的研究可以探索这些蛋白的抗血管生成活性，以期开发更多有效的治疗策略。通过将病毒蛋白的研究与临床治疗相结合，可以推动新型抗血管生成药物的研发，提高DR治疗的有效性和安全性。

### 总结

综上所述，本研究揭示了HHV-6的U94蛋白的功能表位KDKY，并阐明了其广谱抗血管生成活性的分子机制。KDKY通过与β-arrestin-1结合，阻断Akt的磷酸化，从而抑制促血管生成信号通路。在体内实验中，KDKY显示出与抗VEGF抗体相当的治疗效果，表明其可能成为DR治疗的新选择。未来的研究应进一步探索KDKY在临床中的应用，并结合其他病毒蛋白的研究，以发现更多具有治疗潜力的抗血管生成分子。这不仅有助于理解病毒与宿主细胞的相互作用，也为开发新的治疗策略提供了理论依据。