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中山眼科中心柳夏林/刘奕志团队发现RIP3+小胶质细胞亚群介导低氧诱导的程序性坏死促进视网膜新生血管性疾病


近日,中山大学中山眼科中心的柳夏林教授、刘奕志教授及瑞典卡罗琳斯卡医学院曹义海教授为共同通讯作者,中山眼科中心的何嫦医生为第一作者,在国际著名期刊Proc Natl Acad Sci U S A杂志上以Research article发表题为“A specific RIP3+ subpopulation of microglia promotes retinopathy through a hypoxia-triggered necroptotic mechanism”的研究论文。揭示了一个特异RIP3+小胶质细胞亚群促进视网膜新生血管性疾病的新机制。

视网膜新生血管性疾病是一类难治性致盲性眼病,包括早产儿视网膜病变(ROP)、糖尿病视网膜病变(DR)及新生血管性老年性黄斑变性(AMD)等,临床上常用的抗VEGF药物对部分病人疗效不佳,亟需探索新型抗新生血管治疗方案。小胶质细胞是中枢神经系统中重要的免疫细胞,不仅可以调控视网膜的血管发育,也参与异常血管形成过程。但小胶质细胞介导的病理性视网膜新生血管形成的具体机制不清,也影响了靶向小胶质细胞干预疾病的研究进程。

 

该研究工作首次发现了视网膜新生血管形成中的特殊RIP3+小胶质细胞亚群,阐明其在低氧条件下激活RIP1/RIP3/MLKL信号通路发生程序性坏死,并通过此方式释放FGF2等促血管生成因子,从而导致病理性视网膜新生血管形成的具体机制。该研究拓展了对小胶质细胞异质性的认识,丰富了其细胞亚群图谱,并更新了对细胞死亡这一功能的认知,提出了抗小胶质细胞程序性坏死和抗VEGF联合应用的治疗方案,为临床治疗视网膜新生血管性疾病提供了新的方向。

在这项研究工作中,研究人员运用单细胞转录组测序技术在小鼠氧诱导视网膜新生血管(OIR)模型中进行小胶质细胞亚群分类分析,发现OIR中有一群特殊的以RIP3+为特征的小胶质细胞亚群,并通过视网膜铺片的免疫荧光染色,研究人员在新生血管周围观察到该群Iba1+ RIP3+小胶质细胞,进一步验证了单细胞测序中发现的程序性坏死的小胶质细胞亚群。接下来,利用小胶质细胞特异的RIP3条件敲除小鼠(RIP3 CKO)造模,发现其新生血管明显减少,明确了该亚群细胞介导病理性视网膜新生血管形成(图一)。

 

图一 Rip1/Rip3高表达的小胶质细胞发生程序性坏死促进视网膜新生血管形成

同时,研究人员在体外培养小鼠原代小胶质细胞和小胶质细胞系,再次证明低氧环境可诱导小胶质细胞上调RIP1/RIP3/MLKL发生程序性坏死,并发现该过程可被RIP1抑制剂Nec-1阻断(图二)。

 

图二 低氧刺激可在体外诱导小胶质细胞发生程序性坏死

了进一步探究RIP3+小胶质细胞程序性坏死是如何介导视网膜新生血管形成,研究人员利用Luminex高通量多因子检测技术筛选促血管生成因子的表达情况,发现FGF2在OIR模型中上调最为显著。进一步OIR小鼠视网膜中明确,RIP3+小胶质细胞高表达FGF2,且当应用RIP1抑制剂Nec-1和利用RIP3 CKO的功能缺失策略时,FGF2表达释放明显减少。提示RIP3+小胶质细胞可通过程序性坏死释放FGF2(图三)

 

图三 发生程序性坏死的小胶质细胞高表达FGF2促血管生成因子

以上研究证明,在低氧刺激下,视网膜小胶质细胞RIP3+亚群发生RIP1/RIP3/MLKL依赖的程序性坏死,释放FGF2,从而促进视网膜新生血管。基于此,我们提出了联合抗程序性坏死和抗VEGF治疗视网膜新生血管的新策略。动物实验结果显示,联合治疗效果显著(图四)。

 

图四 抗程序性坏死-FGF2联合抗VEGF对视网膜新生血管性疾病的干预作用

综上,该研究首次描绘了视网膜新生血管形成中的小胶质细胞亚群图谱,发现特殊RIP3+亚群具有促新生血管形成的功能,可通过激活RIP1/RIP3/MLKL信号释放FGF2,介导血管生成。

该项目研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和广州市科技项目支持。

 

论文链接:

https://www.pnas.org/content/118/11/e2023290118

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