实验研究
外泌体负载的KV11通过VDAC1和自噬机制对角膜新生血管的抑制作用
中华实验眼科杂志, 2024,42(2) : 108-116. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20220402-00132
摘要
目的

探讨外泌体(EXO)负载的抗新生血管短肽KV11在角膜新生血管(CNV)中的作用及其机制。

方法

利用EXO锚定肽CP05将KV11结合到血管内皮来源的EXO膜表面,形成EXO-KV11。通过Apogee纳米流式分析EXO负载KV11的效率和最佳浓度比。选取8周龄SPF级健康雄性SD大鼠100只,其中10只大鼠不做任何处理,为正常对照组;其余大鼠在建立碱烧伤诱导CNV大鼠模型后,采用随机数字表法随机将大鼠分为EXO-KV11组、KV11组和生理盐水组,每组各30只。从碱烧伤后第1天开始每隔1天,各组分别结膜下注射100 μl EXO-KV11(25 μg)、KV11(25 μg)或生理盐水。观察第1、4、7、14天时CNV的生成情况;采用荧光素心室灌注、角膜血管造影法计算CNV面积;采用苏木精-伊红染色法观察各组CNV管腔数量;采用免疫组织化学法检测角膜组织中CD31的表达分布;采用Western blot法检测电压依赖性阴离子通道1(VDAC1)和内质网应激、自噬及凋亡相关蛋白的表达水平。

结果

Apogee流式分析确定KV11与EXO最佳浓度比为4∶1,EXO负载KV11效率高达87.5%。碱烧伤后7 d和14 d,各组CNV面积总体比较差异均有统计学意义(F=4.613、15.590,均P<0.05),其中碱烧伤后7 d,EXO-KV11组CNV面积小于KV11组和生理盐水组;碱烧伤后14 d,EXO-KV11组和KV11组CNV面积均小于生理盐水组,EXO-KV11组CNV面积小于KV11组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。角膜荧光铺片定量分析结果显示,生理盐水组、KV11组和EXO-KV11组CNV相对荧光面积分别为(8.3±1.7)%、(5.2±1.6)%和(3.4±0.7)%,总体比较差异有统计学意义(F=11.735,P<0.01),其中KV11组和生理盐水组CNV相对荧光面积均大于EXO-KV11组,生理盐水组CNV相对荧光面积大于KV11组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。碱烧伤后14 d,生理盐水组基质内可见大量新生血管管腔;KV11组基质内新生血管管腔数量较生理盐水组少;EXO-KV11组角膜结构趋于正常,少见新生血管管腔。生理盐水组角膜基质内可见大量CD31染色阳性细胞,细胞围成大小不一的管腔结构;KV11组角膜基质内CD31染色阳性细胞围成的管腔数量较生理盐水组少,EXO-KV11组管腔数量较KV11组少。EXO-KV11组、KV11组、生理盐水组和正常对照组VDAC1、蛋白质激酶R样内质网激酶(PERK)、自噬接头蛋白(SQSTM1/p62)、活化半胱氨酸蛋白酶3(cleaved caspase 3)相对表达量总体比较差异均有统计学意义(F=35.960、8.947、17.791、101.168,均P<0.01),其中EXO-KV11组VDAC1、PERK、p62、cleaved caspase 3相对表达量高于KV11组和生理盐水组,差异均有统计学意义(均P<0.001)。各组自噬微管相关蛋白轻链3B(LC3B)Ⅱ/LC3BⅠ蛋白相对表达量总体比较,差异无统计学意义(F=0.445,P=0.727)。

结论

与KV11相比,EXO-KV11可通过增加VDAC1表达、刺激PERK产生、抑制自噬流的发生等机制更有效地抑制CNV。

引用本文: 陈文倩, 杜玮, 于文贞. 外泌体负载的KV11通过VDAC1和自噬机制对角膜新生血管的抑制作用 [J] . 中华实验眼科杂志, 2024, 42(2) : 108-116. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20220402-00132.
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角膜是重要的屈光介质之一,无血管是其维持光学透明的主要原因之一。但在缺氧、炎症、创伤等情况下,角膜缘血管网的新生血管容易生长到角膜内,对角膜的透光性造成损害,从而导致视力下降,称为角膜新生血管(corneal neovascularization,CNV)。现有的CNV治疗方法存在一定缺陷和局限性,如糖皮质激素诱导的青光眼、抗血管内皮生长因子(vascular endothelial growth cell,VEGF)药物对于成熟CNV效果较差、光动力疗法对周围角膜和角膜缘干细胞造成损害等。CNV治疗方法的部分有效性和相关不良反应提示我们,需要探索新的CNV治疗方法。Kringle结构域广泛存在于纤溶酶原和载脂蛋白中,在抑制血管生成中发挥关键作用,尤其是Kringle V(KV)。KV可抑制胃癌、肝细胞癌和CNV等的形成,KV来源的十一肽KV11(YTMNPRKLFDY)对视网膜新生血管具有明显抑制作用。然而,短肽存在不稳定、生物膜渗透性较差等缺点。因此,需要一种药物载体协助KV11在体内稳定发挥抑制血管生成的作用。外泌体(exosome,EXO)是各种细胞分泌的直径为30~150 nm的胞外囊泡,可以作为药物的微载体直接将药物递送入细胞,增强药物稳定性,延长药物半衰期。Gao等研究发现了一种名为CP05的锚定肽,可以靶向EXO膜标记蛋白CD63,从而负载药物。Dong等利用CP05将KV11负载到EXO上,发现该系统可以通过侵袭性较低的方式较好地治疗视网膜新生血管。然而,EXO-KV11对CNV的作用及其机制尚不清楚。本研究拟探讨EXO负载抗新生血管短肽KV11在CNV中的作用和相关机制,以期为EXO-KV11可能的临床应用提供实验基础。

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