DDR2-Hippo 通路增强铁死亡敏感性促进高度近视性白内障形成:新机制与潜在疗法

【字体: 时间:2025年02月04日 来源:Cell Death & Disease 8.1

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  高度近视性白内障(HMC)发病机制不明。研究人员开展 HMC 中 ferroptosis 作用及机制的研究,发现 HMC 晶状体上皮铁死亡敏感性增强,DDR2 通过 Src-Hippo 通路促进铁死亡,抑制 DDR2 或铁死亡可缓解 HMC。为防治 HMC 提供新方向。

  近年来,高度近视在全球的患病率不断攀升,由此引发的高度近视性白内障(HMC)成为了工作年龄人群失明的重要原因。与年龄相关性白内障(ARC)相比,HMC 发病更早,且因其晶状体核较硬,手术治疗难度更大。目前,虽然有研究表明抗氧化和 α - 晶状体蛋白基因的高甲基化修饰与 HMC 的早发有关,但 HMC 严重核混浊的原因仍未完全阐明。此前研究发现,铁死亡(ferroptosis,一种程序性细胞死亡,特征为氧化还原活性铁水平升高和脂质过氧化增加)参与了 ARC 的形成,而 HMC 晶状体又存在诸多与铁死亡相关的特征,如丙二醛(MDA)水平升高、氧化活性物质增多、谷胱甘肽(GSH)减少等。因此,探索铁死亡在 HMC 中的作用及机制显得尤为重要。
为了解开这些谜团,复旦大学附属眼耳鼻喉科医院的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Cell Death and Disease》上,为 HMC 的防治带来了新的曙光。

研究人员运用了多种关键技术方法。在样本方面,收集了人类晶状体囊样本,并构建了透镜诱导的高度近视小鼠模型。在检测分析技术上,采用 RNA 测序来分析基因表达差异;通过透射电子显微镜(TEM)观察线粒体形态;运用定量 PCR(qPCR)和蛋白质免疫印迹(Western blotting)检测基因和蛋白表达水平;利用免疫共沉淀(Co - IP)验证蛋白间相互作用等。

研究结果如下:

  • 高度近视晶状体对铁死亡敏感性增加:研究人员通过检测人类和小鼠晶状体上皮中内源性 Fe2+和脂质过氧化水平,发现 HMC 患者晶状体上皮中 Fe2+和脂质过氧化水平显著高于 ARC 患者。TEM 显示,HMC 晶状体上皮细胞经铁死亡诱导剂 RSL3 处理后,线粒体更浓缩,嵴更恶化。在小鼠实验中,高度近视晶状体上皮同样表现出更高的 Fe2+和脂质过氧化水平,且经 RSL3 处理后,晶状体核混浊更严重。这一系列实验表明,高度近视晶状体对铁死亡更为敏感。
  • DDR2 上调增强高度近视晶状体铁死亡敏感性:对人类晶状体上皮样本进行 RNA 测序后发现,与 ARC 相比,HMC 中有 479 个基因显著上调,689 个基因显著下调。其中,盘状结构域受体酪氨酸激酶 2(DDR2)作为促进铁死亡的基因在 HMC 中上调。构建 DDR2 过表达的 SRA 01/04 细胞系后发现,该细胞系在铁死亡诱导剂处理下,细胞活力下降更明显,活性氧(ROS)、脂质过氧化、Fe2+和 MDA 水平升高,表明 DDR2 过表达增强了高度近视晶状体的铁死亡易感性。
  • DDR2 通过 Hippo 通路促进铁死亡敏感性:研究发现,DDR2 过表达可通过 Hippo 通路调节铁死亡敏感性。DDR2 过表达增加了 Yes 相关蛋白 1(YAP1)和含 WW 结构域的转录调节因子 1(WWTR1,也称为 TAZ)的核定位,进而上调了 Hippo 通路下游靶基因 CTGF 和 CYR61 的 mRNA 水平。转染 YAP1 基因的 S127A 突变质粒使 YAP1 定位于细胞核后,细胞铁死亡敏感性增强,同时关键铁死亡相关基因酰基辅酶 A 合成酶长链家族成员 4(ACSL4)和转铁蛋白受体蛋白 1(TfR1)表达上调,谷胱甘肽过氧化物酶 4(GPX4)表达下调。这表明 DDR2 通过 Hippo 通路促进铁死亡敏感性。
  • DDR2 通过与 Src 相互作用调节 Hippo 通路:Co - IP 实验证实 DDR2 与 Src 激酶相互作用,且在 DDR2 过表达细胞中,这种相互作用增强。敲低 Src 后,YAP1、CTGF 和 CYR61 的表达降低,YAP1 和 WWTR1 的核定位减少,DDR2 过表达细胞的铁死亡敏感性得到挽救。这说明 DDR2 通过与 Src 相互作用调节 Hippo 通路。
  • 抑制 DDR2 介导的铁死亡可减轻 HMC 形成:实验表明,DDR2 抑制剂(达沙替尼)、YAP1 抑制剂(维替泊芬)、Src 抑制剂(萨拉卡替尼)和铁死亡抑制剂(Ferrostatin - 1)均可在不同程度上挽救 DDR2 过表达细胞因 RSL3 诱导的死亡。在小鼠模型中,抑制铁死亡或 DDR2 活性能够减轻高度近视晶状体的混浊程度。这表明抑制 DDR2 介导的铁死亡能够缓解 HMC 的形成。

研究结论与讨论部分指出,该研究揭示了铁死亡在 HMC 发病机制中的重要作用及机制,发现 DDR2 过表达通过 Src - Hippo 通路增强高度近视眼睛晶状体上皮的铁死亡敏感性,进而促进核性白内障的形成。体内实验中,向高度近视小鼠模型前房注射 RSL3 可诱导更严重的晶状体核混浊,而铁死亡和 DDR2 抑制剂可部分改善这种情况。这些发现为 HMC 的干预提供了潜在的治疗靶点,对 HMC 的防治具有重要意义。未来,有望基于这些研究成果开发出更有效的 HMC 治疗方法,为众多患者带来光明的希望。

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