2023年，Debasish Sinha團(tuán)隊在線發(fā)表“Increased LCN2 (lipocalin 2) in the RPE decreases autophagy and activates inflammasome-ferroptosis processes in a mouse model of dry AMD”的研究論文，該論文已被在國際知名醫(yī)學(xué)期刊AUTOPHAGY（Q1,IF=28.2）接收并在線發(fā)表。

研究背景：

年齡相關(guān)性黃斑變性（AMD） 是老年人視力障礙的主要原因。其發(fā)病機(jī)制了解有限，所以缺乏有效的治療方法。AMD的進(jìn)展最初以視網(wǎng)膜色素上皮（RPE）的萎縮性改變以及溶酶體脂褐素和細(xì)胞外核黃素沉積形成為特征，慢性氧化應(yīng)激、蛋白質(zhì)聚集和炎癥過程引起的損傷可能導(dǎo)致地圖樣萎縮和/或脈絡(luò)膜新生血管形成和纖維化。

AMD病因 由遺傳因素和環(huán)境風(fēng)險因素組成，包括衰老、吸煙、動脈硬化、肥胖、高血壓、高膽固醇血癥和富含脂肪的飲食。

近年來， 細(xì)胞自噬在AMD病理中的作用逐步顯現(xiàn)。溶酶體清除中斷和廢物積累增加是導(dǎo)致AMD發(fā)生的主要細(xì)胞因素，自噬和泛素-蛋白酶體系統(tǒng)（UPS）這兩種主要機(jī)制負(fù)責(zé)管理細(xì)胞中的廢物清除。 LCN2是一種已知的鐵螯合劑，它被隔離在溶酶體中調(diào)節(jié)鐵以維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。LCN2同型二聚體變異水平的增加與急性和慢性炎癥、癌癥、糖尿病、肥胖和多發(fā)性硬化癥等多種疾病有關(guān)。

研究團(tuán)隊前期研究表明，在具有干性AMD樣表型的小鼠（cryba1 cKO）模型和人類AMD供眼的RPE中，LCN2表達(dá)上調(diào)。 鐵死亡(ferroptosis)是近幾年發(fā)現(xiàn)的一種新的細(xì)胞死亡方式，是在小分子物質(zhì)誘導(dǎo)下發(fā)生的氧化性細(xì)胞死亡，具有鐵離子依賴性。其發(fā)生是細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)活性氧(reactive oxygen species，ROS)生成與降解的平衡失調(diào)所致。鐵死亡誘導(dǎo)劑通過不同的通路直接或間接作用于谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GPXs)，導(dǎo)致細(xì)胞抗氧化能力降低，ROS堆積，最終引起細(xì)胞氧化性死亡。本研究旨在探究LCN2在AMD中的作用機(jī)制。

研究結(jié)果：

圖1. LCN2結(jié)合ATG4B并調(diào)節(jié)RPE中的自噬

圖2.LCN2增加可減弱RPE細(xì)胞的自噬

圖3. 自噬體進(jìn)程改變和RPE細(xì)胞中鐵調(diào)控是通過CGAS-STING1途徑觸發(fā)炎性小體激活的。

圖4.失調(diào)的LCN2 -鐵軸觸發(fā)RPE細(xì)胞的氧化損傷和脂質(zhì)過氧化

圖5.LCN2同型二聚體變體在AMD樣小鼠模型和干性AMD患者中占主導(dǎo)地位

圖6.一種單克隆抗體(克隆#6)在AMD樣小鼠模型中恢復(fù)自噬，減少炎性體激活和脂質(zhì)過氧化，并恢復(fù)視網(wǎng)膜功能

圖7.LCN2解除RPE細(xì)胞的自噬過程，用單克隆抗體靶向LCN2變體可以顯著減少小鼠模型中的AMD樣表型。

在cryba1 cKO小鼠模型和人類AMD供體樣本中，RPE細(xì)胞中的LCN2上調(diào)是通過激活NFκB-STAT1信號軸發(fā)生的。在這里，我們發(fā)現(xiàn)LCN2通過與ATG4B和LC3形成復(fù)合物結(jié)合并調(diào)節(jié)ATG4B的活性，從而調(diào)節(jié)自噬小體加工過程(自噬通量)。LCN2單體和二聚體變體在cryba1 cKO小鼠模型的RPE細(xì)胞和人類干性AMD供體中表達(dá)量均上調(diào)，而同源二聚體變體是RPE細(xì)胞分泌的唯一形式，可引發(fā)視網(wǎng)膜變性。此外，同二聚體變體不能與ATG4B和LC3形成復(fù)合物。自噬體的改變LCN2上調(diào)導(dǎo)致的加工過程伴隨著溶酶體異常RPE細(xì)胞的功能觸發(fā)異常鐵積累。RPE細(xì)胞中鐵穩(wěn)態(tài)的改變通過上調(diào)CGAS-STING1信號通路導(dǎo)致氧化應(yīng)激和鐵下垂。RPE細(xì)胞中鐵穩(wěn)態(tài)的改變通過上調(diào)CGAS-STING1通路觸發(fā)炎性小體激活，導(dǎo)致氧化應(yīng)激和鐵凋亡。在小鼠模型中，用識別和中和LCN2變體的單克隆抗體(克隆#6 mAb)靶向LCN2可以減輕自噬、脂質(zhì)過氧化或鐵凋亡的變化，并減少AMD樣表型。

研究小結(jié)：

LCN2與ATG4B結(jié)合，并與ATG4B和LC3B形成復(fù)合物，從而調(diào)節(jié)自噬體成熟。LCN2 上調(diào)導(dǎo)致的自噬體加工改變伴隨著 RPE 細(xì)胞中溶酶體功能異常，觸發(fā)異常的鐵積累。RPE 細(xì)胞中鐵穩(wěn)態(tài)的改變通過上調(diào) CGAS-STING1 通路觸發(fā)炎性小體激活，從而導(dǎo)致氧化應(yīng)激和鐵死亡。LCN2同型二聚體變體會誘導(dǎo)小鼠視網(wǎng)膜變性；使用識別并中和 LCN2 二聚體的單克隆抗體（克隆 #6 mAb）靶向 LCN2 可以減輕小鼠模型中自噬、脂質(zhì)過氧化或鐵死亡的變化，并減少 AMD 樣表型。總之，RPE 中 LCN2 的增加通過抑制自噬通量和失調(diào)鐵穩(wěn)態(tài)來增強干性 AMD 發(fā)病機(jī)制，從而導(dǎo)致 RPE 細(xì)胞中的炎性小體激活、氧化應(yīng)激和鐵死亡。

信源:

Gupta Urvi,Ghosh Sayan,Wallace Callen T et al. Increased LCN2 (lipocalin 2) in the RPE decreases autophagy and activates inflammasome-ferroptosis processes in a mouse model of dry AMD.[J] .Autophagy, 2023, 19: 92-111.

參考文獻(xiàn)

1.Ghosh Sayan,Stepicheva Nadezda,Yazdankhah Meysam et al. The role of lipocalin-2 in age-related macular degeneration (AMD).[J] .Cell Mol Life Sci, 2020, 77: 835-851.

2.Jaberi Saeeda Al,Cohen Athena,D'Souza Crystal et al. Lipocalin-2: Structure, function, distribution and role in metabolic disorders.[J] .Biomed Pharmacother, 2021, 142: 112002.

3.Viau Amandine,El Karoui Khalil,Laouari Denise et al. Lipocalin 2 is essential for chronic kidney disease progression in mice and humans.[J] .J Clin Invest, 2010, 120: 4065-76.

4.Viau Amandine,El Karoui Khalil,Laouari Denise et al. Lipocalin 2 is essential for chronic kidney disease progression in mice and humans.[J] .J Clin Invest, 2010, 120: 4065-76.

END

文案 | 劉衛(wèi)勤

排版 | 姜笑南

審核 | 姜笑南

發(fā)布｜姜笑南

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