《Cell Death and Disease》蓝光与 A2E “联手” 作恶？新研究揭开视网膜疾病的神秘面纱

为探究 A2E 是否引发蓝光诱导的 RPE 细胞铁死亡及机制，研究人员开展相关研究。结果发现蓝光促进 A2E 诱导 RPE 细胞铁死亡，这为 STGD1 和干性 AMD 治疗提供新思路，值得科研读者一读。

　　

在眼科疾病的研究领域，年龄相关性黄斑变性（AMD）和常染色体隐性遗传性斯塔加特病（STGD1）一直是备受关注的焦点。这两种疾病都会严重影响患者的视力，甚至导致失明，给患者的生活带来极大的困扰。

随着年龄的增长，视网膜色素上皮（RPE）细胞中会逐渐积累一种名为脂褐素的物质，这一现象与 STGD1 和干性 AMD 的发病紧密相关。其中，A2E（N-retinylidene-N-retinylethanolamine）作为 RPE 脂褐素的主要成分，对蓝光极为敏感。蓝光是一种广泛存在于阳光和电子产品中的高能量可见光，它可以直接穿透晶状体到达视网膜，与 A2E 相互作用。

同时，铁死亡（Ferroptosis）这种铁依赖性的非凋亡细胞死亡方式，在视网膜疾病中扮演着重要角色。然而，一直以来，A2E 是否会成为引发蓝光诱导的 RPE 细胞铁死亡的生理触发因素，这一问题始终困扰着科研人员。正是在这样的背景下，为了揭开这个谜团，来自相关研究机构的科研人员展开了深入的探索。

最终，研究人员在《Cell Death and Disease》期刊上发表了名为 “Blue light promotes A2E-induced ferroptosis in retinal pigment epithelium cells” 的论文。该研究得出结论：蓝光在 A2E 介导的 RPE 细胞铁死亡过程中起着关键作用，并且深入揭示了 STGD1 和干性 AMD 中因脂褐素积累导致 RPE 萎缩的潜在机制。这一发现为相关眼科疾病的治疗提供了全新的思路和潜在的治疗靶点，具有极其重要的意义。

在这项研究中，科研人员运用了多种关键技术方法。他们通过细胞实验和动物实验，利用 Western blotting（蛋白质免疫印迹技术，用于检测蛋白质表达水平）、免疫荧光染色（可以直观观察细胞或组织中特定蛋白质的分布）、ROS（活性氧）染色、细胞内铁染色、脂质过氧化染色等多种染色技术，来观察细胞内相关物质的变化情况。此外，还使用了眼底成像、光学相干断层扫描（OCT，一种对眼内结构进行断层成像的技术）、苏木精 - 伊红（HE）染色（用于观察组织形态结构）和视网膜电图（ERG，检测视网膜功能）等技术，对小鼠的眼部状况进行全面评估。

下面我们来详细看看具体的研究结果。

1. 蓝光触发 A2E 负载的 ARPE - 19 细胞发生铁死亡：科研人员选取了 ARPE - 19 细胞（一种源自正常眼睛的人视网膜色素上皮细胞系），用不同浓度的 A2E 处理 48 小时后，再将细胞暴露在蓝光下 30 分钟，随后继续培养 24 小时。通过 MTS 实验（一种检测细胞活力的实验方法）和细胞形态观察发现，单独的 A2E 对细胞活力和形态影响较小，但蓝光照射后，细胞活力显著下降，形态也出现明显损伤。进一步研究发现，蓝光可使 A2E 负载的 ARPE - 19 细胞内 Fe2?水平、ROS 生成量和脂质过氧化程度显著增加，同时 SLC7A11（溶质载体家族 7 成员 11，是胱氨酸 / 谷氨酸反向转运系统的组成部分，对谷胱甘肽的合成至关重要）和 GPX4（谷胱甘肽过氧化物酶 4，在细胞防御铁死亡过程中发挥关键作用）的蛋白质水平明显降低。这些数据表明，蓝光能够介导 A2E 诱导的 RPE 细胞铁死亡。

2. A2E 在蓝光照射下导致的 GSH 耗竭促进 ARPE - 19 细胞铁死亡：谷胱甘肽（GSH）在细胞抵御氧化应激的过程中起着重要作用，其耗竭与铁死亡的启动密切相关。研究发现，A2E 负载的 ARPE - 19 细胞在蓝光照射后，GSH 水平显著下降。而补充不同浓度的 GSH 后，MTS 实验显示细胞活力得到明显恢复，并且 4mM GSH 能够显著抑制蓝光诱导的 ROS 生成和脂质过氧化水平，同时使 SLC7A11 和 GPX4 的蛋白质水平明显增加。这一系列实验结果表明，蓝光照射 A2E 导致的 GSH 耗竭会促进 RPE 细胞铁死亡。

3. 抑制 Fe2?可减轻 A2E 负载的 ARPE - 19 细胞在蓝光照射后的铁死亡：科研人员使用了去铁酮（DFP，一种公认的亚铁离子螯合剂）进行实验。MTS 实验结果显示，不同浓度的 DFP 处理能够显著缓解蓝光对 A2E 积累的 ARPE - 19 细胞的毒性，提高细胞活力。通过检测 LDH（乳酸脱氢酶，其释放量可反映细胞膜完整性）释放发现，100μM DFP 能有效抑制蓝光照射后细胞的 LDH 释放。此外，100μM DFP 还能显著降低细胞内 Fe2?水平、减少 ROS 生成，并上调 SLC7A11 和 GPX4 的蛋白质水平。这些结果表明，蓝光通过增加 Fe2?水平引发 A2E 负载的 ARPE - 19 细胞铁死亡，而抑制 Fe2?能够减轻这种铁死亡。

4. 铁死亡抑制剂 Fer - 1 减轻 A2E 在 ARPE - 19 细胞中的蓝光诱导毒性：Ferrostatin - 1（Fer - 1，一种选择性铁死亡抑制剂）在实验中发挥了重要作用。MTS 实验表明，不同浓度的 Fer - 1 处理可显著恢复 A2E 负载的 ARPE - 19 细胞在蓝光照射后的活力。30μM Fer - 1 能够明显降低细胞的 LDH 释放，减少 ROS 生成和脂质过氧化水平，并且显著阻止蓝光照射后 SLC7A11 和 GPX4 表达的下调。这说明抑制铁死亡能够拯救 RPE 细胞免受 A2E 蓝光照射带来的毒性。

5. 蓝光诱导的视网膜变性在 Abca4??Rdh8??小鼠中涉及 RPE 的铁死亡：科研人员选取了 3 个月大的 C57BL/6J 小鼠和 Abca4??Rdh8??小鼠（这种小鼠会加速 A2E 在 RPE 中的沉积，是 STGD1 和干性 AMD 的动物模型）进行实验。将它们暴露在蓝光下 30 分钟后，在黑暗中饲养 5 天。通过全视野 ERG 评估发现，Abca4??Rdh8??小鼠在蓝光照射后视网膜功能显著下降，眼底成像、ZO - 1 免疫荧光染色、OCT 和 HE 染色结果也显示，其 RPE 出现严重变性，神经视网膜厚度减少。同时，Western blot 分析发现，蓝光照射后 Abca4??Rdh8??小鼠的 RPE / 脉络膜中 SLC7A11 和 GPX4 的表达显著降低，免疫荧光染色显示脂质过氧化明显增加。而在 C57BL/6J 小鼠中，蓝光对视网膜功能和 RPE、神经视网膜的形态没有明显影响。这表明，在 Abca4??Rdh8??小鼠中，铁死亡介导的视网膜变性至少部分与 RPE 中 A2E 的蓝光照射有关。

6. Fer - 1 抑制铁死亡减轻蓝光照射的 Abca4??Rdh8??小鼠的视网膜变性：给蓝光照射的 3 个月大 Abca4??Rdh8??小鼠腹腔注射 Fer - 1 后，ERG 结果显示，Fer - 1 有效阻止了蓝光诱导的 a 波和 b 波振幅下降，改善了视网膜功能。眼底成像、ZO - 1 免疫荧光染色、OCT 和 HE 染色结果表明，Fer - 1 显著减轻了 RPE 变性，缓解了神经视网膜损伤，部分恢复了神经视网膜和光感受器外核层的厚度。Western blot 分析显示，Fer - 1 处理显著增强了蓝光照射的 Abca4??Rdh8??小鼠 RPE / 脉络膜中 SLC7A11 和 GPX4 的蛋白质表达，免疫荧光染色显示脂质过氧化明显减轻。这说明铁死亡可能是改善 Abca4??Rdh8??小鼠 RPE 中 A2E 蓝光照射引起的视网膜变性的潜在治疗靶点。

综合研究结果和讨论部分，这项研究意义重大。目前，干性 AMD 和 STGD1 都缺乏有效的治疗方法，RPE 细胞死亡是这两种疾病发病机制中的关键因素。该研究首次揭示了蓝光在 A2E 介导的 RPE 细胞铁死亡中的重要作用，详细阐述了其作用机制：蓝光照射细胞内的 A2E 会干扰系统 Xc?，导致 GSH 水平显著下降，进而使 GPX4 失活并产生 ROS，促进脂质过氧化和铁死亡；同时，蓝光照射还会破坏铁稳态，增加 Fe2?水平，通过芬顿反应产生 ROS，加剧脂质过氧化和铁死亡。这一发现不仅为理解 STGD1 和干性 AMD 中 RPE 萎缩的机制提供了新的视角，也为开发针对这两种疾病的治疗策略提供了潜在的靶点，有望为众多受这两种疾病困扰的患者带来新的希望。