研究揭示了保护视力的生长因子的功能

 

原文摘要：

美国国家眼科研究所（NEI）的研究人员已经确定了一种被称为“肽（peptides）”的短蛋白片段，能够保护眼睛后部视网膜感光细胞层中的神经元细胞。这些肽有朝一日可能被用来治疗退行性视网膜疾病，如年龄相关性黄斑变性（AMD）。这项研究最近发表在《神经化学杂志》上。NEI是美国国立卫生研究院（NIH）的一部分。

由NEI蛋白质结构和功能科主任Patricia Becerra博士领导的一个研究小组，此前从一种名为色素上皮细胞衍生因子（PEDF）的蛋白中提取了这些肽，这种蛋白是由位于眼睛后部的视网膜色素上皮细胞产生的。

"在眼睛里，PEDF保护神经元不死亡。” 该研究的资深作者Becerra说："它能抑制新生血管生成，抗炎，具有抗氧化特性--所有这些都是有益的特性。” 她的研究表明，PEDF是眼睛维持健康的自然机制的一部分。"PEDF可能对治疗眼部疾病有一定的作用。如果我们想利用这种蛋白进行治疗，我们需要区分出负责不同功能的特性区域，并确定它们各自的工作原理。"

研究小组使用了一个著名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，并在一个营养物质匮乏的培养皿中生长。该系统不仅包括视网膜的光感受器，还包括帮助视网膜整合信息和向大脑传输视觉信息的其他类型的神经元。

“我们的模型系统--使用从动物体内分离的细胞--让我们能够梳理出PEDF保护作用背后的独立过程和机制。" 该研究的第一作者Germán Michelis说。 

PEDF蛋白具有功能不同的结构域。Becerra实验室之前发现，每个结构域都能独立工作。其中一个结构域被称为34-mer，因为它是由34个氨基酸组成的，可以阻止新生血管生成。异常的血管生长是视网膜疾病的核心，如AMD和糖尿病性视网膜病变。第二个PEDF结构域，称为44-mer，能够抵抗视网膜中的细胞死亡信号。44-mer还能刺激神经元生长神经突起，即帮助神经元细胞间的信息传输。只有44-mer的短链版本，即17氨基酸（17-mer），与其具有相同活性。

Michelis和他的同事测试了44-mer是否能在培养皿中保护未成熟的视网膜细胞。在通常的视网膜环境中，如果没有蛋白质和其他细胞存在，未成熟的光感受器很快就会死亡，但可以通过添加PEDF保存视网膜细胞存活。

他们发现，44-mer和17-mer与全长PEDF一样能够促进这些光感受器存活。

研究人员还发现，在光感受器细胞发育的一个特定阶段，似乎最需要PEDF的活性以发挥作用。光线的检测发生在光感受器外节部分的感光视蛋白中。科学家们发现，当光感受器细胞刚刚开始产生它的外节时，PEDF会触发视蛋白进入彭出萌芽的外节。

除了光感受器之外，视网膜上还有其他几种类型的神经元，它们共同处理视觉信号。通过神经突起，无长突神经元与将这些视觉信号传递给大脑的细胞形成连接，称为突触。Becerra及其同事发现，在他们的细胞培养模型中，PEDF刺激无长突细胞形成神经突起，而且44-mer和17-mer在刺激这些连接方面至少与天然蛋白一样有效--甚至更好。

此外，44-mer和17-mer的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，这是一种对婴儿发育和眼睛健康至关重要的ω-3脂肪酸。PEDF-R之前是由Becerra实验室发现的。

"我们很早就知道DHA对视网膜健康很重要。我们认为PEDF信号可能是调节ω-3脂肪酸（如DHA）的关键组成部分，无论是在眼睛发育过程中还是随着时间的推移维持眼睛的健康，"Becerra说。"我们希望在不久的将来，能更好的利用肽的保护作用而实现对眼病的治疗。"