来自Müller细胞的色素上皮衍生因子参与血管生成素介导的视网膜神经元存活控制

Pigment Epithelium-Derived Factor From Müller Cells Is Involved in Angiopoietin-Mediated Survival Control of Retinal Neurons

作者信息Ruaa Younis, Heidi Müller, Focke Ziemssen, Wolfram Eichler
PMID42112684
发布时间2026-05-01
DOI10.1167/iovs.67.5.18

实验完整度

文献包含体外细胞模型(RMCs、R28细胞)实验,利用siRNA敲低、信号通路抑制剂、缺氧处理、共培养、Western blot、ELISA等方法,实施了功能验证和机制验证,证据层级明确。

主要模型

大鼠Müller细胞(RMCs) R28细胞(视网膜神经元模型) RMC-R28细胞共培养模型 人视网膜胶质增生组织(上皮膜)

重点核对

细胞类型与共培养条件:RMCs与R28细胞无接触共培养24小时,共享可溶性因子。 缺氧条件:0.2% O2,处理24小时。 siRNA敲低效率:Ang-1 mRNA降低64-72%,Ang-2降低64-77%。 抑制剂浓度:BAY 826 0.4 µM、LY294002 2 µM、Tie-2抑制剂1 µM。 Ang-1和Ang-2处理浓度:25 ng/mL,用于存活实验。

摘要

目的:本研究旨在确定血管生成素(Ang)-1和Ang-2是否通过Müller细胞介导的机制影响视网膜神经元的存活。方法:使用(定量)逆转录(RT)-PCR(qPCR)、免疫荧光染色和Western blotting研究了视网膜细胞中Ang-1、Ang-2和Tie-2的表达及其缺氧依赖性调控。在同型培养和与大鼠Müller细胞(RMCs)的共培养中评估了Ang刺激的R28细胞的存活。通过siRNA敲低RMCs中的Ang-1、Ang-2、PEDF和R28细胞中的PEDF受体(PEDF-R)。使用信号阻断剂和检测Tie-2-Akt磷酸化证明了Tie-2-PI3激酶(PI3K)/Akt的激活。通过qPCR和ELISA确定PEDF的表达和分泌。结果:Ang-1、Ang-2和Tie-2在原代视网膜细胞中表达,特别是在RMCs和胶质增生组织的人Müller细胞中。在缺氧条件下,RMCs中Ang-1和Ang-2的表达下降,R28细胞活力降低。尽管两种血管生成素在同型培养中并未显著影响R28细胞存活,但与Ang缺陷的RMCs共培养显示,Müller细胞来源的Ang-1促进了R28细胞存活,而Ang-2则损害了存活。Ang-1在RMCs中诱导Tie-2和PI3K/Akt激活,并防止缺氧诱导的PEDF下调。Ang-2抑制Tie-2-Akt磷酸化和PEDF表达。缺氧或共培养RMCs中Ang-1敲低导致的R28细胞存活受损,可通过Ang-2缺陷的RMCs缓解,或通过补充Ang-1以PEDF-/PEDF-R依赖的方式挽救。结论:Ang调控的信号和PEDF表达构成Müller细胞控制视网膜神经元存活的重要途径。这对治疗性抗体Faricimab的效应功能具有重要意义。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
血管生成素Ang-1和Ang-2是否通过Müller细胞介导的机制影响视网膜神经元的存活?
核心机制
Müller细胞中的Ang-1激活Tie-2-PI3K/Akt信号通路,上调PEDF表达,从而促进神经元存活;Ang-2则抑制Tie-2-Akt磷酸化和PEDF表达,发挥相反作用。
主要证据
在RMC-R28共培养模型中,Ang-1促进缺氧条件下R28细胞存活,而Ang-2无此效应;siRNA敲低实验显示Ang-1缺陷降低存活,Ang-2缺陷增加存活;PEDF或PEDF-R敲低消除了Ang-1的促存活效应。
研究意义
揭示Ang-Tie-2-PEDF轴是视网膜胶质细胞与神经元之间的关键信号界面,为神经保护策略提供潜在靶点,并可能解释Faricimab(抗Ang-2/抗VEGF双特异性抗体)的神经保护作用。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测Ang-1、Ang-2和Tie-2在视网膜细胞中的表达

验证Müller细胞及视网膜神经元是否表达血管生成素及其受体,以支持其自分泌/旁分泌作用。

通过RT-PCR检测原代视网膜细胞(RGCs、豚鼠Müller细胞、RMCs、人RPE细胞、牛视网膜内皮细胞)和R28细胞中Ang-1、Ang-2、Tie-2的mRNA表达;通过免疫荧光染色检测RMCs和R28细胞中的蛋白表达;通过Western blotting检测RMCs分泌的Ang-1和Ang-2;在人视网膜胶质增生组织中进行免疫荧光双标(GFAP共定位)。

2

评估缺氧对Ang-1、Ang-2和Tie-2表达的影响

探究缺氧应激下血管生成素及其受体表达的调控方向,以提示其在视网膜缺血中的潜在作用。

将RMCs和R28细胞在缺氧(0.2% O2)或常氧条件下培养24小时,通过qPCR检测mRNA水平,Western blotting检测蛋白水平。

3

分析Ang-1和Ang-2对R28细胞存活的影响

确定血管生成素是直接作用于神经元,还是通过Müller细胞分泌的因子影响神经元存活。

在常氧和缺氧条件下,在单独培养的R28细胞或在共培养系统中,用重组Ang-1或Ang-2处理,通过Calcein-AM和DAPI染色计数存活细胞。

4

siRNA敲低Ang-1和Ang-2

验证内源性Müller细胞来源的Ang-1和Ang-2对R28细胞存活的影响。

使用特异性siRNA转染RMCs以敲低Ang-1或Ang-2,然后将这些Ang缺陷的RMCs与R28细胞共培养,在常氧或缺氧条件下测定R28细胞存活率。

5

补充外源性Ang-1或Ang-2

探讨补充Ang-1或Ang-2能否挽救或改变由Ang缺陷或缺氧导致的R28细胞存活变化。

在共培养体系中加入重组人Ang-1或Ang-2,在缺氧条件下测定R28细胞存活率。

6

信号通路抑制剂处理

验证Tie-2和PI3K/Akt信号通路在Ang-1介导的神经保护效应中的作用。

在共培养前,RMCs先暴露于Tie-2激酶抑制剂(BAY 826、APExBIO Tie-2抑制剂)或PI3K抑制剂(LY294002),然后用Ang-1或Ang-2刺激,再与R28细胞共培养,测定存活率。

7

检测信号蛋白磷酸化

确认Ang-1和Ang-2对Tie-2和Akt磷酸化的影响,以及Ang-2对Ang-1诱导磷酸化的拮抗作用。

使用重组Ang-1和Ang-2(各5 ng/mL)单独或联合刺激RMCs 30分钟,然后通过Western blotting检测Tie-2 (Tyr 992)和Akt (Thr 308)的磷酸化水平。

8

PEDF表达和分泌的检测

探究Ang-1和Ang-2如何调节Müller细胞中PEDF的产生和释放。

在常氧和缺氧条件下,用Ang-1或Ang-2处理RMCs 24小时,通过qPCR检测PEDF mRNA水平,ELISA检测培养上清液中的PEDF蛋白浓度。

9

PEDF和PEDF-R敲低实验

验证PEDF和PEDF-R是否介导Ang-1和Ang-2对R28细胞存活的影响。

在RMCs中敲低PEDF或在R28细胞中敲低PEDF-R,然后进行共培养,在常氧和缺氧条件下,在有或没有Ang-1或Ang-2敲低的情况下,测定R28细胞存活率。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜氏改良Eagle培养基Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清Thermo Fisher Scientific--
青霉素/链霉素Thermo Fisher Scientific--
重组人血管生成素-1Peprotech--
重组人血管生成素-2Peprotech--
重组人血管生成素-1Sigma-Aldrich--
重组人血管生成素-2BioLegend--
BAY 826Bio-Techne--
LY294002Sigma-Aldrich--
Tie-2抑制剂APExBIO Technol--
钙黄绿素-AMSanta Cruz Biotechnology--
DAPIThermo Fisher Scientific--
MTT试剂----
PVDF膜----
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-Aldrich--
磷酸酶抑制剂混合物Roche Molecular Biochemicals--
Ultrafree-4离心过滤装置Millipore--
抗Ang-1抗体(#AF923)BiotechneAF923
抗Ang-2抗体(#sc-74402)Santa Cruzsc-74402
抗Tie-2抗体(#AF762)BiotechneAF762
抗磷酸化Tie-2(Tyr 992)抗体(#AF2720)BiotechneAF2720
抗磷酸化Akt(Thr 308)抗体(#4056)Cell Signaling Technology4056
抗Akt抗体(#9272)Cell Signaling Technology9272
抗β-肌动蛋白抗体(mAb D6A8)Cell Signaling Technology--
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Thermo Fisher Scientific--
Opti-MEM培养基Thermo Fisher Scientific--
非靶向siRNA(#sc-37007)Santa Cruzsc-37007
SsoAdvanced通用SYBR Green超混液Bio-Rad--
PEDF ELISA检测试剂盒BioProducts Maryland--
抗Ang-2抗体(#MAB098)BiotechneMAB098
抗Tie-2抗体(克隆3A5)Santa Cruz--
抗GFAP抗体(克隆G-A-5)Sigma-Aldrich--
抗GFAP抗体(Z0334)Agilent Technol.Z0334
Cy2或Cy3标记的二抗Dianova--
正常驴血清----
正常山羊血清----
荧光显微镜Keyence--
Image Lab软件Bio-Rad--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞类型:RMCs(新生大鼠Müller细胞)、R28细胞;培养条件:DMEM含10% FCS、100 U/mL青霉素/100 µg/mL链霉素,37°C、5% CO2。
阅读提示:Materials and Methods:Culture and Treatment of Cells
缺氧处理
缺氧浓度:0.2% O2;处理时间:24小时;生长因子剥夺(无血清DMEM)。
阅读提示:Materials and Methods:Culture and Treatment of Cells;Figure 2 legend
药物处理
重组Ang-1和Ang-2的来源和浓度:Peprotech;25 ng/mL;处理时间:24小时。
阅读提示:Materials and Methods:Culture and Treatment of Cells;Figure 3 legend
siRNA转染
siRNA序列和靶基因:见补充表S1;转染剂量:75 pmol;转染试剂:Lipofectamine RNAiMAX;转染时间:24-48小时。
阅读提示:Materials and Methods:Short Interfering RNA Transfection;Supplementary Table S1
共培养实验
细胞共培养无接触方式:RMCs在2个盖玻片、R28细胞在1个盖玻片置于6孔板;共培养时间:24小时。
阅读提示:Materials and Methods:Müller Cell-R28 Cell Co-Culture Experiments
信号通路抑制剂
抑制剂种类和浓度:Tie-2激酶抑制剂BAY 826(0.4 µM)、APExBIO抑制剂(1 µM)、PI3K抑制剂LY294002(2 µM);处理时间:24小时。
阅读提示:Materials and Methods:Culture and Treatment of Cells;Figure 5 legend
细胞存活检测
检测方法:Calcein-AM/DAPI染色,荧光显微镜下计数10个视野(40×);MTT实验。
阅读提示:Materials and Methods:Cell Survival Assays
PEDF检测
PEDF mRNA:qPCR方法;PEDF分泌:ELISA(BioProducts Maryland);上清收集:离心过滤浓缩20倍。
阅读提示:Materials and Methods:Quantitation of PEDF Release;Quantitative RT-PCR