文献解读 | 白内障有救了？二甲双胍对自然衰老小鼠晶状体上皮细胞的保护作用

发布时间：

2022-12-14 16:11

导读

目前年龄相关性白内障（ARC）仍然是视力受损和失明的主要原因，严重影响老年人的生活质量。晶状体上皮细胞（LECs）的正常结构和功能对于维持整个晶状体的透明度和代谢动态平衡至关重要。晶状体上皮细胞的衰老可能导致晶状体蛋白质包括酶和晶体蛋白的修饰、变性和聚集，从而最终导致晶状体混浊甚至白内障。二甲双胍（MET）是目前研究最广泛的抗衰老药物之一。大量研究表明，在各种动物模型系统中，MET可以延缓衰老，延长健康寿命。MET可以作为一种潜在的有用药物用于预防ARC。

2022年，哈尔滨医科大学第二附属医院团队在 Cell Death Discov （IF=4.114）杂志上发表了题为《Metformin protects lens epithelial cells against senescence in a naturally aged mouse model》的文章，研究结果表明：

①AMPK途径失活和自噬功能障碍可能是导致晶状体上皮细胞衰老和ARC发生的原因；

②MET有效地减缓了晶状体上皮细胞的衰老和ARC的形成，这可能是通过抑制AMPK通路和增强自噬来实现的；

③MET可以作为一种潜在的有用药物用于预防ARC。

实验方案如下：

1.自然衰老小鼠晶状体上皮细胞衰老与ARC相关

自然衰老小鼠（老年小鼠）的晶状体透明度显著降低，白内障发生率为95.23%。

H&E染色显示，对照组晶状体上皮细胞呈圆形，排列规则，正常晶状体上皮细胞密度较高，而自然衰老组晶状体上皮细胞形态扁平，排列不均匀，衰老的晶状体上皮细胞密度明显降低。

SAβ-Gal染色显示，自然衰老的小鼠衰老的晶状体上皮细胞比例增加。我们还通过免疫组织化学染色和蛋白质印迹分析了衰老相关标志物的蛋白表达。免疫组织化学染色显示，自然衰老小鼠晶状体上皮细胞中P21和P53的表达增加。P21和P53在自然衰老小鼠的晶状体囊中的蛋白表达高于幼年鼠的晶状体囊。

图1

2.低剂量MET慢性给药可提高晶状体透明度，延缓晶状体上皮细胞衰老

MET组的晶状体透明度有了很大的提高。形态学观察证实：MET组的晶状体混浊程度降低。自然老年组白内障发生率为95.23%，MET组为19.00%。

H&E染色显示MET组大鼠晶状体上皮细胞密度明显高于自然衰老组。此外，MET组晶状体上皮细胞形态较圆。

SA-β-Gal染色显示，MET组衰老的晶状体上皮细胞比例明显降低。免疫组化分析显示，MET组晶状体上皮细胞中P21和P53的表达较自然老化组明显降低。同样，免疫印迹分析显示，MET组晶状体囊膜中P21和P53的蛋白表达显著降低。

图2

3.慢性低剂量MET通过激活AMPK延缓自然衰老小鼠晶状体上皮细胞的衰老

相对Fas mRNA水平在自然衰老组降低，而在MET组升高。自然衰老小鼠晶状体上皮细胞中磷酸化AMPKα（Thr172）和磷酸化ACC（Ser79）的表达减少。MET组晶状体上皮细胞磷酸化AMPKα（Thr172）和磷酸化ACC（Ser79）表达增加。

此外，免疫印迹分析显示，在自然衰老的晶状体囊膜中，磷酸化AMPKα（Thr172）和磷酸化ACC（Ser79）的蛋白表达显著下调，而在MET组的晶状体囊膜中，磷酸化AMPKα（Thr172）和磷酸化ACC（Ser79）的蛋白表达水平升高。

图3

4.慢性低剂量MET恢复自噬通量延缓自然衰老小鼠晶状体上皮细胞衰老

自噬可能在对抗衰老的不利影响方面发挥重要作用。自然老化组P62 mRNA的相对表达水平显著升高，而MET组与自然老化组相比，P62 mRNA的相对表达水平显著下调。

免疫组织化学染色显示，自然衰老小鼠晶状体上皮细胞微管相关蛋白1轻链3（LC3-II/I）和P62的表达水平升高。此外，MET组晶状体上皮细胞中LC3-II/I和P62的水平显著降低。自然老化组晶状体囊膜中LC3-II和P62蛋白水平明显升高。

综上所述，我们推测自然衰老小鼠晶状体上皮细胞的自噬通量受损，并可通过长期给予低剂量MET来恢复，以延缓自然衰老小鼠晶状体上皮细胞的衰老。

图4

未经治疗的白内障是世界范围内导致失明的主要原因，其特征是晶状体混浊，唯一的治疗方法是手术切除。然而，晶状体上皮细胞的衰老却是ARC的主要原因。

AMPK是几条将能量学与长寿联系在一起的途径和过程的整合和中介。AMPK的失活是自然衰老小鼠晶状体上皮细胞的一个特征。AMPK失活和自噬功能受损与晶状体上皮细胞和ARC的衰老有关。MET可能通过激活AMPK和增强自噬来保护晶状体上皮细胞抗衰老和抑制晶状体混浊。在衰老的LECs中，自噬水平明显下降，而MET则逆转了与年龄相关的自噬损害。MET的抗衰老分子机制被归因于AMPK在细胞中的主要功能，因为它通常通过激活AMPK来增强自噬。

文献参考信息：https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-414664/v1

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