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Science translational medicine | LRG1蛋白驱动糖尿病视网膜病变早期血管功能障碍

Science translational medicine | LRG1蛋白驱动糖尿病视网膜病变早期血管功能障碍
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本研究首次揭示了LRG1在糖尿病视网膜病变早期阶段的致病性作用,为预防性治疗提供了新靶点。研究结合动物模型、细胞实验与计算建模,系统解析LRG1通过TGFβ信号通路诱导视网膜周细胞表型转化并损害血流动力学的机制,为糖尿病视网膜病变的早期干预策略提供理论依据。

 

文献概述
本文《Leucine-rich α-2-glycoprotein 1 initiates the onset of diabetic retinopathy in mice》,发表于Science translational medicine杂志,回顾并总结了糖尿病视网膜病变(DR)早期血管功能障碍的分子机制,特别聚焦于LRG1蛋白的系统性与局部诱导及其在周细胞表型转化中的作用。研究通过两种糖尿病小鼠模型(STZ和Ins2Akita)揭示LRG1的表达早于VEGF-A,且其缺失或阻断抗体治疗可有效缓解早期视网膜病变。该研究为DR早期治疗提供了潜在靶点,并揭示了LRG1作为早期启动因子的可能角色。

背景知识
糖尿病视网膜病变(DR)是糖尿病常见并发症,也是工作人群中致盲的主要原因之一。早期阶段的DR特征为视网膜微血管功能障碍,但高血糖如何在该阶段扰乱微血管稳态的机制尚不清楚,这阻碍了早期有效治疗的发展。LRG1是一种分泌型糖蛋白,已知其在TGFβ信号调节、血管生成和纤维化中发挥关键作用。此前研究显示LRG1在糖尿病患者血浆和玻璃体中上调,但其在视网膜中的表达及其功能尚无明确证据。本文首次在动物模型和细胞模型中证实LRG1在DR早期阶段的致病作用,并通过计算建模分析其对视网膜血流和氧供的影响,进一步支持其作为治疗靶点的潜力。

 

提供多种眼科疾病基因编辑小鼠模型,涵盖Leber先天性黑蒙、视网膜变性、视网膜病变等,支持视网膜功能、病理特征及基因表达研究。

 

研究方法与实验
研究使用两种糖尿病小鼠模型:STZ模型(化学诱导1型糖尿病)和Ins2Akita模型(自发性糖尿病)。通过RNA原位杂交、免疫荧orescence染色、qPCR和Western blot分析LRG1在视网膜和血浆中的表达。使用ChIP分析高糖条件下视网膜内皮细胞中NF-κB结合到LRG1启动子的活性。通过周细胞培养、胶原凝胶收缩实验和信号通路抑制剂,评估LRG1对周细胞表型转化的影响。计算建模分析微血管结构变化对血流和氧供的影响。在动物模型中,使用LRG1阻断抗体评估其对视网膜血管通透性、密度、电生理功能等的治疗效果。

关键结论与观点

  • LRG1在糖尿病视网膜和血浆中早期上调,且其表达在Ins2Akita小鼠中早于VEGF-A、HIF1α和TGFβ,提示其为DR早期启动因子。
  • LRG1通过NF-κB通路诱导视网膜内皮细胞表达,其缺失或阻断可有效缓解视网膜微血管渗漏、密度降低和基底膜增厚。
  • LRG1促进周细胞向收缩和纤维化表型转化,通过ERK和SMAD2/3信号通路介导周细胞收缩和肌成纤维细胞样转化。
  • 计算建模显示LRG1诱导的微血管重塑导致血流下降和组织缺氧,与视网膜电生理功能障碍相关。
  • 在动物模型中,阻断LRG1可恢复视网膜电生理功能,改善微血管结构,提示其作为治疗靶点的可行性。

研究意义与展望
本研究首次确立LRG1在DR早期阶段的致病性作用,为靶向LRG1的干预策略提供实验支持。未来研究需进一步验证LRG1在人视网膜中的来源及其表达机制,评估其作为早期DR生物标志物和治疗靶点的潜力。此外,针对LRG1的抗体或小分子抑制剂可能成为早期DR干预的新工具,尤其在尚未进展至增殖性视网膜病变的患者中具有预防价值。

 

提供LRG1功能阻断抗体及相关疾病模型,支持糖尿病视网膜病变研究,包括血管功能、周细胞表型、血流动力学分析等。

 

结语
本研究揭示了LRG1作为糖尿病视网膜病变早期阶段的关键驱动因子,其在视网膜和血浆中表达上调,且在动物模型中缺失或阻断LRG1可有效缓解早期视网膜血管功能障碍。研究还发现LRG1通过调节TGFβ信号通路诱导周细胞向收缩和纤维化表型转化,导致微血管结构异常和血流动力学受损。这些发现为糖尿病视网膜病变的早期干预提供了新的分子靶点,并为靶向LRG1的治疗策略奠定基础。未来研究应进一步验证LRG1在人类视网膜中的表达模式及其与疾病进展的相关性,同时探索其作为潜在生物标志物和治疗靶点的临床转化价值。

 

文献来源:
Giulia De Rossi, Ao-wang Qiu, Maxime Berg, John Greenwood, and Stephen E Moss. Leucine-rich α-2-glycoprotein 1 initiates the onset of diabetic retinopathy in mice. Science translational medicine.
系统发育树
Phylogenetic Tree 输入比对后的抗体序列,绘制序列之间系统发育进化树图,有助于分析序列间进化关系,揭示抗体的起源和演化过程。系统发育推理方法包含NJ,UPGMA, ME,ML,MP。