“年輕”蛋白的喪失可能會導致眼睛老化

根據美國國家眼科研究所(NEI)在鼠身上進行的一項新研究，保護視網膜支持細胞的蛋白質色素上皮衍生因子(PEDF)的喪失可能會導致視網膜發生與年齡相關的變化。視網膜是位于眼睛后部的感光組織，與視網膜相關的衰老疾病，如老年性黃斑變性(AMD)，會導致失明。這項新發現可能會導致預防AMD和其他視網膜老化疾病的治療。這項研究發表在國際分子科學雜志． NEI是美國國立衛生研究院的一部分。

“人們把PEDF稱為‘年輕’蛋白質，因為它在年輕的視網膜中含量豐富，但它會隨著年齡的增長而下降，”NEI的蛋白質結構和功能部門主任、該研究的資深作者Patricia Becerra博士說。“這項研究首次表明，僅僅移除PEDF就會導致大量模仿視網膜衰老的基因變化。”

視網膜是由幾層細胞組成的，它們一起工作，檢測和處理光信號，大腦利用光信號產生視覺。視網膜的感光細胞位于視網膜色素上皮(RPE)之上，這是一層支持細胞。RPE滋養光感受器，并回收光感受器細胞的“外段”，每當光感受器檢測到光時，外段會被耗盡，它們的尖端會脫落。如果RPE不能將舊的外節尖的回收組件提供給光感受器，這些細胞就失去了制造新節的能力，最終無法感知光。如果沒有RPE提供的營養，光感受器就會死亡。在AMD患者或某些類型的視網膜營養不良患者中，視網膜RPE細胞的衰老(老化)或死亡會導致視力喪失。

Becerra實驗室和其他人之前的研究表明，PEDF可以保護視網膜細胞，防止細胞受損和視網膜血管的異常生長。RPE細胞產生并分泌PEDF蛋白。然后，這種蛋白質結合到它的受體PEDF-R上，這也是由RPE細胞表達的。與PEDF結合刺激PEDF-R分解脂質分子，脂質分子是包裹光感受器外段和其他細胞間隔的細胞膜的關鍵成分。這個分解步驟是外段回收過程的關鍵部分。雖然研究人員已經知道，在衰老過程中，視網膜中的PEDF水平會下降，但尚不清楚這種PEDF的喪失是導致了視網膜中與年齡相關的變化，還是僅僅與之相關。

為了研究PEDF在視網膜中的作用，Becerra和同事研究了一個缺乏PEDF基因的小鼠模型(Serpin1)． 研究人員檢查了小鼠模型視網膜的細胞結構，發現RPE細胞核變大，這可能表明細胞的DNA填充方式發生了變化。RPE細胞還開啟了四種與衰老和細胞衰老相關的基因，PEDF受體水平明顯低于正常水平。最后，未加工的脂質和其他光感受器外段成分在視網膜RPE層中積累。在衰老的視網膜中也發現類似的基因表達變化和RPE代謝缺陷。

“最引人注目的事情之一是，在缺乏PEDF蛋白的鼠中，RPE細胞表面PEDF受體的減少，”該研究的主要作者，Ivan Rebustini博士說，他是Becerra實驗室的一名工作人員。“似乎有某種與PEDF有關的反饋回路，維持了PEDF中PEDF-R和脂質代謝的水平。”

雖然乍一看，這些PEDF陰性小鼠的視網膜看起來正常，但這些新發現表明，PEDF發揮著保護作用，幫助視網膜經受創傷和衰老相關的磨損。

Becerra說:“我們一直想知道PEDF的喪失是由衰老引起的，還是正在導致衰老。這項研究，尤其是與脂質代謝和基因表達的改變有明顯聯系的研究，表明PEDF的喪失是視網膜衰老相關變化的驅動因素。”