低强度脉冲超声(LIPUS)调控自噬抑制晶状体上皮细胞上皮 - 间质转化的机制研究

【字体: 时间:2025年05月30日 来源:Experimental Eye Research 3.0

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  为探究 LIPUS 对晶状体上皮细胞 EMT 的作用,研究人员以高糖诱导 SRA01/04 细胞 EMT 模型,发现 LIPUS 可使细胞形态从纺锤变椭圆、迁移面积减少,提升 E-cadherin、LC3B/LC3A 水平,降低 α-SMA 等,其通过恢复自噬抑制 EMT,为相关疾病治疗提供新方向。

  在生命科学和健康医学领域,上皮 - 间质转化(EMT)是一个备受关注的重要生物学过程,它指的是上皮细胞失去极性和细胞间连接,获得间充质细胞特性,如细胞骨架结构改变、形态和基因表达变化以及运动能力增强等。EMT 在多种病理状况中起着推波助澜的作用,像促进纤维化、助力肿瘤转移以及增强炎症反应等。目前,针对 EMT 相关疾病的治疗手段虽有不少,例如利用 TGF-β、Wnt/β-catenin、Notch 抑制剂等信号通路抑制 EMT,使用非甾体抗炎药(NSAIDs)缓解慢性炎症进而抑制 EMT 激活,通过特定操控 miRNA 来调节 EMT 相关基因表达等,但这些疗法所涉及的药物和 miRNA 往往伴随着潜在副作用,如毒性、耐药性、免疫原性和脱靶毒性等。尽管自噬作为一种有潜力逆转 EMT 的策略逐渐崭露头角,但大多依赖雷帕霉素、氯喹等药物干预,同样存在一定局限性。因此,寻找一种安全、非侵入性的治疗方法来调控 EMT 具有重要的临床意义。
为了探索新的治疗途径,重庆医科大学的研究人员开展了低强度脉冲超声(LIPUS)对晶状体上皮细胞 EMT 影响的研究,该研究成果发表在《Experimental Eye Research》上。

研究人员为开展研究,用到了以下主要关键技术方法:通过细胞计数试剂盒 - 8(CCK-8) assays 和流式细胞术确定 LIPUS 照射的最佳参数;利用光学显微镜评估细胞形态;借助伤口愈合实验分析细胞迁移能力;运用免疫荧光(IF)染色和蛋白质免疫印迹(Western blot,WB)检测特定蛋白质水平以及自噬与细胞骨架的关系;通过鬼笔环肽染色可视化细胞骨架结构;使用透射电子显微镜对自噬体进行定量。

LIPUS 参数优化


基于 SRA01/04 细胞的存活率,对 LIPUS 的参数(包括超声强度、频率和持续时间)进行优化。CCK-8 实验表明,不同超声强度和照射持续时间在第 3 天可提高细胞活力。综合考虑疗效和安全性,选择能维持最高细胞活性的参数用于后续实验:超声强度为 200 mW/cm2,每天照射时间为 60 秒。

LIPUS 对细胞形态和迁移能力的影响


高糖处理成功诱导了 EMT。与模型组相比,LIPUS 照射使细胞形态从纺锤形变为椭圆形,细胞迁移面积显著减少,表明 LIPUS 能抑制细胞的迁移能力,对 EMT 有抑制作用。

LIPUS 对相关蛋白水平的影响


LIPUS 组中 E-cadherin 和 LC3B/LC3A 水平升高,而 α-SMA 和 SQSTM1/P62 水平降低,同时自噬体数量增加,F - 肌动蛋白(F-actin)水平降低。这提示 LIPUS 可能通过调节这些蛋白的表达来影响 EMT 过程,且与自噬的调控有关。

自噬抑制剂对 LIPUS 作用的影响


用自噬抑制剂 3-MA 和 CQ 处理后再进行 LIPUS 照射的 SRA01/04 细胞,与 3-MA/CQ 组相比,细胞迁移面积增加;LIPUS + 3-MA/CQ 组与单独 3-MA/CQ 处理相比,LC3B/LC3A 水平降低,SQSTM1/P62 和 F-actin 水平升高。这说明自噬抑制剂会削弱 LIPUS 对 EMT 的抑制作用,进一步证实了自噬在 LIPUS 抑制 EMT 过程中的重要性。

细胞骨架与自噬的关系


观察到细胞骨架标记物 Arpc2 与自噬标记物 SQSTM1/P62 共定位。用细胞骨架抑制剂 CK666 与 LIPUS 联合处理后,SQSTM1/P62 水平升高,而 LC3B/LC3A 水平降低。这表明细胞骨架重塑与自噬之间存在关联,LIPUS 可能通过同时调控自噬和细胞骨架重塑来发挥抑制 EMT 的作用。

综上所述,该研究表明 LIPUS 可抑制高糖诱导的 EMT,其机制可能是通过恢复自噬,且这一过程似乎与细胞骨架重塑有关。该研究为 EMT 相关疾病提供了一种潜在的非侵入性、安全的物理治疗方法,为临床治疗开辟了新的思路和方向。研究结果不仅加深了我们对 LIPUS 作用机制的理解,也为后续进一步研究和应用奠定了基础,有望在未来的临床实践中为相关疾病的治疗带来新的突破。

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