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他山之石丨科学家发掘PEDF治疗视网膜退行性疾病的潜能

玻璃体视网膜  作者:国际眼科时讯  2021/7/27 17:04:00
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内容概要:美国国家眼科研究所 (NEI) 的研究人员已经确定,某些被称为肽的短蛋白质片段可以保护眼睛后部感光视网膜层中的神经元细胞。由 NEI蛋白质结构和功能部分的负责人Patricia Becerra博士领导的团队

编者按:美国国家眼科研究所 (NEI) 的研究人员已经确定,某些被称为肽的短蛋白质片段可以保护眼睛后部感光视网膜层中的神经元细胞。由 NEI蛋白质结构和功能部分的负责人Patricia Becerra博士领导的团队,之前已经从一种称为色素上皮衍生因子 (PEDF)的蛋白质中提取过这些肽,这种蛋白质是由排列在眼睛后部的视网膜色素上皮细胞产生的,这些肽有可能用于治疗视网膜退行性疾病如年龄相关性黄斑变性 (AMD)。该研究发表在Journal of Neurochemistry杂志上。

 
该研究的资深作者 Becerra指出,在眼睛中PEDF可保护神经元免于衰亡。它可以防止血管侵入、预防炎症、有抗氧化特性,所有这些都是有益的特性。Becerra的研究表明,PEDF是维持眼睛健康的自然机制的一部分。PEDF可能在治疗眼病方面发挥作用。如果想利用这种蛋白质进行治疗,需要分离出负责其各种特性的区域,并确定每一个区域是如何工作的。
 
该团队使用了一种广泛熟知的细胞培养模型系统,从新生大鼠的眼睛中分离出未成熟的视网膜细胞,并在含有最少营养成分的培养皿中培养。该系统不仅包括视网膜光感受器,还包括帮助视网膜处理视觉信息、并将视觉信息传递给大脑的其他类型的神经元。该研究的第一作者Germán Michelis教授认为,该模型系统梳理出了PEDF保护作用背后的个体过程和机制。
 
PEDF蛋白具有功能不同的结构域,Becerra实验室之前发现每个域都可以独立工作。其中的一个区域被称为34-mer,由34个氨基酸组成,可以阻止血管异常生长。血管异常生长是视网膜疾病如AMD和DR的核心。第二个PEDF结构域称为44-mer,为视网膜神经元提供抗衰亡信号。44-mer还可以刺激神经元生长神经突,这是一种手指状的突起,有助于神经元与周围神经元交流。只有17个氨基酸的44-mer的较短版本(17-mer)具有相同的活性。
图片
PEDF蛋白(中心)有两个功能不同的结构域。34-mer(蓝色,左)具有抗血管生成特性。
 
44-mer(绿色和黄色,右)保护和刺激神经元。
 
45-17-mer(黄色)是 44-mer 的一个较小的区域,具有相同的功能。
 
Michelis和他的同事们在培养皿中测试了44-mer能否保护未成熟的视网膜细胞。在正常的视网膜环境中,如果没有蛋白质和其他细胞存在,不成熟的光感受细胞会迅速死亡,但可以用PEDF保存。他们发现,44-mer和17-mer能够像完整的PEDF一样保护这些光感受器。
 
研究人员还发现,在光感受器细胞发育的某个特定时刻,PEDF活性似乎是必须的。光检测发生在感光细胞的一部分,称为外节,光敏视蛋白在此集中。科学家们发现,当感光细胞刚开始形成外节时,PEDF会触发视蛋白进入它所属的萌芽外节。
 
除了光感受器,视网膜上还分布着其他几种类型的神经元,它们共同处理视觉信号。无突起的神经元通过神经突与细胞形成连接,称为突触,这些结构将视觉信号传送给大脑。Becerra和他的同事们发现,PEDF可以在细胞培养模型中刺激无分泌细胞形成神经突起,并且44-mer和17-mer在刺激这些连接方面至少和天然蛋白一样有效,或者更好。
 
此外,44-mer 和 17-mer 肽通过与神经元表面的蛋白质受体 (PEDF-R) 结合而发挥作用。PEDF 激活 PEDF-R,后者处理二十二碳六烯酸 (DHA) 等分子,DHA 是一种对婴儿发育和眼睛健康至关重要的 ω-3脂肪酸。而PEDF-R 之前是由 Becerra 实验室发现的。
 
Becerra教授指出,早就知道DHA对视网膜健康很重要。他们认为PEDF信号可能是调节ω-3脂肪酸(如DHA)的一个关键组成部分,无论是在眼睛发育过程中,还是在长期维持眼睛健康方面。希望在不久的将来,可以利用基于肽的治疗方法促进眼健康。
 
参考资料:https://medicalxpress.com/news/2021-06-scientists-unravel-function-sight-saving-growth.html
 

 
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