HDAC抑制剂在RhoP23H/+小鼠常染色体显性视网膜色素变性模型中的差异性效应研究

《Cell Death Discovery》：Differential effects of HDAC inhibitors in the RhoI255d mouse model for autosomal dominant retinitis pigmentosa

本研究针对常染色体显性视网膜色素变性（ADRP）缺乏有效治疗方案的难题，探讨了组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂的治疗潜力。研究人员利用新型人源同源RhoP23H/+ADRP小鼠模型，通过离体视网膜外植体培养技术，系统评估了SAHA、MPT0G211、ACY-957和NAM等靶向不同HDAC亚型的抑制剂。研究发现HDAC-6特异性抑制剂MPT0G211在0.1-1μM浓度范围内对视杆细胞和视锥细胞均表现出最强保护作用，而高剂量ACY-957（10μM）可诱导光感受器细胞凋亡和增殖，NAM则导致选择性视杆细胞死亡。该研究揭示了HDAC活性在ADRP光感受器变性中的复杂作用，为开发特异性HDAC靶向疗法提供了重要依据。

　　

在遗传性眼病领域，视网膜色素变性（Retinitis Pigmentosa, RP）是一组以进行性光感受器细胞死亡为特征的难治性疾病，最终导致患者完全失明。其中，常染色体显性遗传RP（Autosomal Dominant Retinitis Pigmentosa, ADRP）约占病例的25%，而类视紫红质（Rhodopsin, RHO）基因突变是其主要致病原因。与常染色体隐性RP（Autosomal Recessive RP, ARRP）的基因功能丧失不同，ADRP突变通常导致蛋白错误折叠和积累，引发更复杂的细胞毒性机制。先前研究表明，组蛋白去乙酰化酶（Histone Deacetylases, HDACs）的异常激活与光感受器变性密切相关，在ARRP动物模型中，HDAC抑制剂显示出良好的神经保护效果。然而，这些抑制剂在ADRP模型中的疗效和安全性仍不明确，特别是不同HDAC亚型在ADRP发病机制中的具体作用尚待阐明。

为了解决这一科学问题，由Yu Zhu、Pranav Nanda Kumar、Kangwei Jiao和Fran?ois Paquet-Durand组成的研究团队在《Cell Death Discovery》上发表了最新研究成果。他们利用新近构建的人源同源Rho^P23H/+ADRP小鼠模型，系统评估了多种HDAC抑制剂的治疗效果，揭示了不同HDAC亚型在光感受器变性中的特异性作用，为ADRP的精准治疗提供了新的理论依据。

研究团队主要采用了离体视网膜外植体培养技术，将出生后12天（P12）的野生型和Rho^P23H/+小鼠视网膜在完全可控的条件下培养至P20。关键技术方法包括：HDAC活性原位检测、TUNEL细胞死亡检测、免疫荧光染色（检测活化caspase-3、calpain-2、视锥细胞标记物arrestin-3）以及BrdU细胞增殖标记。通过这些方法，研究人员能够精确评估不同HDAC抑制剂对光感受器存活、死亡途径和细胞增殖的影响。

HDAC class I/II活性在Rho^P23H/+视网膜中增加

通过HDAC活性原位检测，研究人员发现Rho^P23H/+突变体视网膜外核层（Outer Nuclear Layer, ONL）的HDAC活性显著高于野生型。使用HDAC class I/II抑制剂曲古抑菌素A（Trichostatin A, TSA）和class III抑制剂烟酰胺（Nicotinamide, NAM）进行处理后，TSA对突变体ONL中HDAC活性的抑制作用更强，表明Rho^P23H/+光感受器中过度的HDAC激活主要依赖于class I/II亚型。

SAHA在Rho^P23H/+视网膜中显示狭窄的治疗窗口

研究人员评估了泛HDAC抑制剂SAHA（Vorinostat）的治疗效果。在0.1μM浓度下，SAHA处理减少了Rho^P23H/+ONL中的TUNEL阳性细胞数量，表现出保护作用。然而，当浓度升至1μM时，SAHA对野生型和突变体视网膜均产生毒性，导致ONL行数减少，表明SAHA的治疗窗口相对狭窄。

SAHA降低凋亡但增加非凋亡性细胞死亡，显示视锥细胞毒性

进一步机制研究发现，SAHA处理以剂量依赖方式减少了caspase-3激活（凋亡标志），但增加了calpain-2激活（非凋亡性细胞死亡标志）。特别值得注意的是，1μM SAHA显著减少了arrestin-3阳性的视锥细胞数量，表明高剂量SAHA对视锥细胞具有特异性毒性。

HDAC-6抑制保护Rho^P23H/+视网膜中的视杆和视锥细胞

使用HDAC-6特异性抑制剂MPT0G211（MPT）进行处理，发现在0.1-1μM浓度范围内，MPT显著减少了Rho^P23H/+ONL中的细胞死亡，并有效保护了视锥细胞。然而，10μM MPT则表现出细胞毒性，增加了凋亡和非凋亡性细胞死亡标志物。这些结果表明，适度抑制HDAC-6对光感受器具有保护作用，但过量抑制可能产生有害效应。

ACY保护Rho^P23H/+视锥细胞，将非凋亡性细胞死亡转换为凋亡

HDAC-1/-2特异性抑制剂ACY-957（ACY）在低浓度（0.01-0.1μM）下几乎完全抑制了caspase-3激活，显著保护了视锥细胞。令人意外的是，10μM ACY强烈诱导caspase-3激活，同时减少calpain-2激活，表明高剂量ACY能够将细胞死亡方式从非凋亡性转变为凋亡性。

烟酰胺处理导致选择性视杆细胞毒性

class III HDAC抑制剂NAM处理引起了Rho^P23H/+ONL中细胞死亡的显著增加，但对内核层（Inner Nuclear Layer, INL）神经元影响甚微。进一步分析发现，NAM处理增加了caspase-3激活，但不影响calpain-2激活，且对视锥细胞数量无显著影响，表明视杆细胞对NAM诱导的毒性特别敏感。

ACY可促进ONL细胞增殖

通过BrdU标记实验，研究人员发现10μM ACY处理显著增加了Rho^P23H/+ONL中的细胞增殖，这一现象在通常被认为是终末分化的神经组织中极为罕见。这一发现可能解释了为何高剂量ACY在增加细胞死亡的同时，也导致了ONL行数的增加。

研究结论与讨论部分强调，HDAC抑制剂在ADRP治疗中具有双重性：一方面，特定HDAC亚型的抑制可能提供神经保护；另一方面，非特异性或不当剂量的HDAC抑制可能加剧光感受器变性。特别值得注意的是，HDAC-6特异性抑制剂MPT在保护视杆和视锥细胞方面表现出最均衡的效果，而高剂量ACY诱导的细胞增殖现象为视网膜再生研究提供了新思路。

该研究的创新之处在于首次系统比较了不同特异性HDAC抑制剂在人类同源ADRP模型中的效果，揭示了HDAC亚型功能的光感受器类型特异性差异。研究结果强调，未来HDAC靶向疗法开发需要充分考虑亚型选择性、剂量优化和光感受器类型差异，为实现RP的精准治疗奠定了重要基础。同时，研究建立的离体评估体系为快速筛选神经保护化合物提供了可靠平台，将加速遗传性视网膜变性的治疗策略开发。