单细胞分析揭示 MKI67+小胶质细胞驱动增殖性糖尿病视网膜病变的新机制

为探究乳酸影响增殖性糖尿病视网膜病变（PDR）病理新生血管形成的机制，研究人员开展单细胞分析，发现 MKI67+小胶质细胞，为 PDR 治疗提供新视角。

　　在全球范围内，糖尿病的患病率正持续攀升，与之相伴的糖尿病视网膜病变（DR）已成为成年人失明的主要原因之一，给公共健康带来了巨大挑战。当 DR 发展到晚期，会进展为增殖性糖尿病视网膜病变（PDR），其特征是病理性新生血管形成，可导致视网膜出血、渗出和水肿，严重影响视力，甚至造成不可逆的视力丧失。

乳酸作为糖酵解的重要产物，在正常生理条件下对细胞信号传导和基因调控起着关键作用。然而，在糖尿病患者中，葡萄糖代谢受损使得视网膜内乳酸大量积累，破坏了细胞内环境的稳定，为新生血管的形成创造了条件。尽管乳酸在 PDR 发展中的作用已被认识，但具体的调控机制却仍不明确。

为了深入探究乳酸影响 PDR 病理新生血管形成的机制，陆军军医大学等机构的研究人员开展了一系列研究，相关成果发表在《Journal of Translational Medicine》上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，从 GEO 数据库获取基因表达矩阵数据（GSE165784），该数据集包含 5 个来自 PDR 患者的纤维血管膜样本；接着，使用 Seurat 等软件包对单细胞转录组数据进行降维、聚类等分析；构建氧诱导视网膜病变（OIR）小鼠模型，评估药物效果；还进行了细胞共培养、细胞增殖实验、伤口愈合实验等体外实验 ，从多方面探究细胞间的相互作用和功能。

下面来看具体的研究结果：

1. scRNA-seq 数据整合和聚类：研究人员整合了 5 个 PDR 患者纤维血管膜的单细胞 RNA 测序数据，经过严格的质量控制和筛选，提取出 7764 个细胞进一步分析。通过聚类分析，鉴定出 7 种不同的细胞类型，并发现乳酸代谢相关基因（LMGs）在小胶质细胞亚群中表达最高。进一步对小胶质细胞进行重新聚类，得到 4 个亚群，其中 MG3 亚群的 LMGs 表达得分显著高于其他亚群，且 MG3 高表达 MKI67 基因，因此被定义为 MKI67⁺小胶质细胞（MKI67⁺ MG）。
2. LMG 表达谱分析：在 MKI67⁺ MG 中，LMGs 的表达明显升高。通过差异表达分析，发现了 6 个主要的 LMGs，包括分泌型磷酸蛋白 1（SPP1）、线粒体编码的细胞色素 c 氧化酶 II（MT-CO₂）等。对高糖处理的人小胶质细胞（HMCs）进行定量 PCR 验证，结果与单细胞 RNA 测序数据一致。
3. 功能分析：对 MKI67⁺ MG 进行功能分析，发现其参与了氧化磷酸化、糖酵解等重要代谢途径。通过伪时间分析，发现随着细胞向 MKI67⁺ MG 分化，相关基因的表达逐渐增加，且富集了多种代谢和细胞周期相关的通路。
4. 高糖诱导的小胶质细胞调节血管生成：研究发现 MKI67⁺ MG 与内皮细胞的相互作用较强，通过细胞 - 细胞通讯网络分析，发现其 SPP1 配体表达上调，可作用于内皮细胞上的整合素 α4β1（Integrin α4β1）受体。体外共培养实验表明，高糖处理的 HMCs 条件培养基可显著促进人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的增殖和迁移，且高糖处理的 HMCs 中 SPP1 水平明显升高。
5. Abemaciclib 对 OIR 模型视网膜新生血管形成的影响：使用 FDA 批准的增殖抑制剂 Abemaciclib 处理 OIR 小鼠模型，结果显示，与对照组相比，Abemaciclib 处理组的视网膜新生血管明显减少，LMG 基因、促血管生成因子和 Ki67 基因水平显著降低，且 Ki67⁺ MG 数量也显著减少。

研究结论和讨论部分指出，该研究首次鉴定出与乳酸代谢密切相关的 MKI67⁺ MG，为理解 PDR 的发病机制提供了新的视角。研究揭示了 MKI67⁺ MG 通过分泌 SPP1 作用于内皮细胞的 Integrin α4β1 受体，促进血管生成的机制。同时，验证了 Abemaciclib 抑制视网膜新生血管形成的有效性，为 PDR 的治疗提供了潜在的干预靶点和治疗策略。然而，该研究也存在一定的局限性，比如 MKI67⁺ MG 是否还具有调节 PDR 炎症微环境等其他特性尚不明确，有待进一步研究。但总体而言，这项研究在 PDR 的发病机制和治疗研究方面迈出了重要一步，为后续更深入的研究和临床治疗提供了坚实的基础。