撰文 | Qi
在工业化国家，最常见的失明原因是用于眼球高代谢供应的血管网络破裂引发组织缺血，进一步导致视觉输入处理受损，例如早产儿视网膜病变（ROP）和老年人老年性黄斑变性（AMD）等，并且病理性血管生成也是视网膜病变和癌症的主要特征。现有疗法可以说“风险”与“收益”并存，激光光凝疗法通过切除缺血视网膜组织，在病灶产生血管生成和炎症因子，但同时也会在烧伤和破坏神经视网膜时引发暗点瘤。抗血管内皮生长因子治疗需要定期直接注射到眼睛的玻璃体中，使患者暴露于潜在的感染和眼内炎，尤其对于像殖性糖尿病视网膜病变（proliferative diabetic retinopathy, PDR）这种需要长期治疗的疾病而言，减轻治疗副作用是十分必要的。
当前需要认识到的是，并非所有新生血管都对视网膜有害，某些类型的新生血管生成具有修复性，能够减轻对疾病进展至关重要的缺血应激损伤【1】。但现在的疗法往往“一刀切”, 辨别健康血管和病变血管之间的分子差异，选择性地消除病理性血管，同时保留对生理功能有益的血管是当务之急。
2021年2月5日，来自加拿大蒙特利尔大学的Przemyslaw Sapieha团队在Cell Metabolism杂志上发表了一篇题为Pathological angiogenesis in retinopathy engages cellular senescence and is amenable to therapeutic elimination via BCL-xL inhibition 的文章，这项研究证明病变血管可以通过其参与细胞衰老途径的倾向来区分，靶向衰老效应物/抗凋亡蛋白BCL-xL可以抑制病理性血管生成，提供了支持BCL-xL抑制剂作为新生血管性视网膜疾病潜在治疗方法的证据。
为了深入了解病理性新生血管形成在缺血性视网膜病变过程中的作用，研究人员首先在氧诱导性视网膜病变（OIR）小鼠模型的整个病程中（3个不同时间点）对视网膜进行转录组学分析（见图1），通过与对照组比较，可以发现细胞衰老途径在病理性新生血管形成过程中显著激活。细胞衰老的特点是诱导p16INK4A导致稳定的细胞周期停滞，作者随即评估了诊断为PDR患者死后视网膜球中存在的衰老细胞。结果与OIR小鼠模型中获得的数据一致，PDR患者视网膜中表达p16INK4A的细胞显著高于年龄匹配的非糖尿病对照组。
图1. OIR小鼠试验示意图及不同时间节点转录组分析结果
有了这样的观察结果，可以考虑消除视网膜衰老细胞是否有治疗潜力。在这里，作者使用了INK-ATTAC小鼠，结合合成药物AP20187以消除p16INK4A阳性细胞【2】，可以明显观察到病理性新生血管减少，而并不影响野生型小鼠的血管再生，提示这种方法的特异性，为视网膜病变中衰老细胞的靶向治疗提供了理论基础。由此展开，考虑到BCL-2家族蛋白对细胞存活和衰老的重要性【3】，那么该途径的小分子抑制剂是否也同样具有治疗潜力？与预期一致，作者通过免疫荧光观察到与病理血管生成相关的BCl-2家族成员BCL-xL的强烈表达，这表明已开发的小分子抑制剂UBX1967可假定为候选药物。
接下来，作者使用人视网膜微血管内皮细胞（HRMECs）来确认UBX1967在疾病相关原代细胞群中的活性，在此前需要将HRMECs暴露于电离辐射以诱导细胞衰老状态。在与UBX1967共孵育后，衰老细胞中的凋亡程序明显激活随之被清除。与此同时，作者也在OIR小鼠模型中检测这一抑制剂在体内的作用，给药后选取不同时间点收集视网膜，但仅在注射后6和24小时检测到caspase激活，衰老细胞得以消除，可能24小时之后剩余的少量衰老细胞对caspase酶活性缺乏敏感性所致。
随后作者通过scRNA-seq确定BCL-xL抑制影响的视网膜细胞群，簇21中的细胞不仅具有强烈的衰老特征，且与视网膜相关病理学改变有关。进一步地，通过差异表达基因分析，作者发现 Col1a1（I型胶原的主要成分）为簇21细胞和所有其他细胞类型之间明确区分的唯一标记，结合其他差异表达基因，可以推断UBX1967针对的是健康视网膜中不存在的衰老内皮细胞亚群。
最后，需要注意的是，通过UBX1967抑制BCL-xL的手段，不仅足以抑制和清除病理性血管生成，同时也能促进生理血管再生并进入缺血视网膜，改善这类疾病的结局。
总而言之，这项研究确定了一种潜在的病理性视网膜血管生成的治疗方法，可以消除疾病进展中心的衰老细胞并恢复组织内稳态。衰老的内皮细胞依赖BCL-xL存活，这突出了UBX1967治疗视网膜疾病的潜力。由于衰老细胞随着年龄的增长而积累，相应的视力下降，有针对性地消除衰老细胞可能会扩展到多种眼部疾病，并有可能通过间歇治疗来改善疾病结局。
原文链接：
制版人：十一
参考文献
1. Binet, F., Mawambo, G., Sitaras, N., Tetreault, N., Lapalme, E., Favret, S., Cerani, A., Leboeuf, D., Tremblay, S., Rezende, F., et al. (2013). Neuronal ER stress impedes myeloid-cell-induced vascular regeneration through IRE1alpha degradation of Netrin-1. Cell Metab 17, 353–371.
2. Baker, D.J., Wijshake, T., Tchkonia, T., LeBrasseur, N.K., Childs, B.G., van de Sluis, B., Kirkland, J.L., and van Deursen, J.M. (2011). Clearance of p16Ink4apositive senescent cells delays ageing-associated disorders. Nature 479, 232–236.
3. Zhu, Y., Tchkonia, T., Fuhrmann-Stroissnigg, H., Dai, H.M., Ling, Y.Y., Stout, M.B., Pirtskhalava, T., Giorgadze, N., Johnson, K.O., Giles, C.B., et al. (2016). Identification of a novel senolytic agent, navitoclax, targeting the Bcl- 2 family of anti-apoptotic factors. Aging Cell 15, 428–435
限 时 特 惠： 本站每日持续更新海量各大内部创业教程，一年会员只需98元，全站资源免费下载 点击查看详情
站 长 微 信： lzxmw777
