L-苏糖酸通过调控CCL3-CCR5信号通路抑制病理性视网膜新生血管

L-Threonic Acid Inhibits Pathological Retinal Neovascularization by Modulation of CCL3-CCR5 Signaling Pathway

作者信息Hongyan Sun, Lan Zhou, Tianyi Luo, Cunzi Li, Ruirui Ma, Hui Xiong, Jingfa Zhang, Ming-Ming Yang
PMID42808830
发布时间2026-09-01
DOI10.1167/iovs.67.11.51

实验完整度

高

包含患者玻璃体样本、OIR小鼠模型、体外共培养等多种独立证据层级,并有功能验证和机制验证

主要模型

PDR患者玻璃体样本 OIR小鼠模型 BV2小胶质细胞与HUVEC共培养体系

重点核对

OIR模型:P7小鼠75%氧气暴露5天,P12返回常氧,P12玻璃体腔注射L-ThA(3或30 mg/mL),P17分析 体外共培养:BV2细胞分别接受对照、LPS(5 µg/mL)、LPS+L-ThA(10 mmol/L)处理24小时,条件培养基处理HUVEC 12小时 rCCL3 rescue实验:OIR模型中共注射rCCL3(30 ng/eye),体外共培养中加入rCCL3(10 ng/mL) 样本量:患者玻璃体PDR组n=20,对照iERM组n=18;OIR实验每组n=4-5只;体外实验n=3-4独立重复 CD31和Iba1免疫荧光定量新生血管面积和小胶质细胞激活

摘要

目的:基于糖尿病视网膜病变患者血清和玻璃体的整合代谢组学数据,本研究旨在阐明L-苏糖酸(L-ThA)对视网膜新生血管的抑制作用及其潜在机制。方法:通过跨组织代谢组学分析,鉴定两种生物体液中一致改变的代谢物。随后通过质谱分析和疾病风险评估筛选与增殖性糖尿病视网膜病变(PDR)进展呈负相关的候选代谢物。为验证这些代谢物对视网膜新生血管的抑制作用,采用氧诱导视网膜病变(OIR)小鼠模型,通过玻璃体腔注射递送化合物。利用转录组测序、免疫印迹、共培养实验及其他补充分子技术进一步阐明这些代谢物的下游信号机制。结果:对PDR患者血清和玻璃体差异代谢物的交集分析显示,L-ThA在两种生物体液中均显著下调。L-ThA水平的降低与疾病进展相关。在OIR小鼠模型中,玻璃体腔注射L-ThA显著将视网膜新生血管面积从12.34%减少至1.67%,表现出接近抗血管内皮生长因子疗法的强效抗血管生成作用。转录组和分子分析进一步阐明,L-ThA通过抑制视网膜小胶质细胞/巨噬细胞中C-C基序趋化因子配体3(CCL3)的表达和分泌,从而减少其与血管内皮细胞上CCR5受体的相互作用,抑制视网膜新生血管。结论:跨组织代谢组学揭示L-ThA是PDR中一致下调的代谢物;功能研究表明其通过调控CCL3-CCR5信号通路具有抗血管生成作用,是PDR的潜在生物标志物和治疗靶点。

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
L-ThA是否在PDR中一致下调,以及其是否通过特定机制抑制视网膜新生血管?
核心机制
L-ThA通过抑制视网膜小胶质细胞/巨噬细胞中CCL3的表达和分泌,减少其与血管内皮细胞上CCR5受体的相互作用,从而抑制病理性视网膜新生血管。
主要证据
在OIR小鼠模型中,玻璃体腔注射L-ThA显著减少视网膜无血管区和新生血管面积(从12.34%降至1.67%),并减少Evans blue渗漏;体外共培养实验显示L-ThA抑制LPS诱导的BV2细胞CCL3产生和分泌,并下调内皮细胞CCR5表达和管形成;rCCL3补充实验逆转了L-ThA的保护效应。
研究意义
L-ThA是PDR中一致下调的代谢物,具有作为生物标志物和治疗靶点的潜力,通过调控CCL3-CCR5信号轴连接代谢紊乱与神经免疫信号,为开发基于代谢的干预措施补充现有抗血管生成疗法提供了新思路。

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

跨组织代谢组学鉴定PDR相关代谢物

鉴定血清和玻璃体中一致改变的代谢物,筛选与PDR进展负相关的候选代谢物。

交叉分析已发表的血清和玻璃体代谢组学数据集,选择P<0.05且倍数变化>1.5或<0.67的代谢物,通过HMDB或KEGG ID匹配,保留方向一致的代谢物;ROC曲线分析评估生物标志物潜力。

2

临床样本验证L-ThA下调

验证L-ThA在PDR患者玻璃体中的浓度变化。

收集PDR患者和iERM对照的玻璃体样本,通过LC-MS/MS定量L-ThA浓度。

3

OIR小鼠模型评估L-ThA抗血管生成效果

评估L-ThA对视网膜新生血管和血管渗漏的抑制作用。

建立OIR小鼠模型,P12玻璃体腔注射L-ThA(3或30 mg/mL),P17处死,通过CD31免疫荧光定量无血管区和新生血管面积,Evans blue渗漏实验评估血视网膜屏障功能。

4

转录组测序揭示L-ThA作用机制

阐明L-ThA抑制视网膜新生血管的分子机制。

对NC、OIR+vehicle、OIR+L-ThA三组视网膜组织进行RNA测序,鉴定差异表达基因,并进行KEGG通路富集分析。

5

验证L-ThA对微胶质细胞/巨噬细胞激活和CCL3产生的影响

验证L-ThA是否抑制视网膜微胶质细胞/巨噬细胞激活及CCL3表达和分泌。

视网膜铺片免疫荧光染色观察Iba1阳性细胞形态和数量;Western blot检测视网膜CCL3和CCR5蛋白水平;免疫荧光共定位分析CCL3与Iba1、CCR5与CD31。

6

体外共培养验证CCL3-CCR5信号轴

验证L-ThA通过抑制微胶质细胞CCL3分泌和内皮细胞CCR5表达来抑制血管生成。

建立BV2-HUVEC共培养体系,BV2细胞接受对照、LPS(5 µg/mL)、LPS+L-ThA(10 mmol/L)处理24小时,收集条件培养基处理HUVEC 12小时,检测CCL3分泌、CCR5表达和管形成。

7

rCCL3 rescue实验验证因果性

通过补充外源rCCL3验证L-ThA的抗血管生成作用是否依赖于CCL3减少。

在OIR模型中共注射rCCL3(30 ng/eye)和L-ThA,评估视网膜无血管区、新生血管面积和Evans blue渗漏;在体外共培养中加入rCCL3(10 ng/mL),评估管形成。

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
L-苏糖酸半钙盐Sigma-Aldrich380644-5G
L-苏糖酸镁MedChemExpressHY-134240
CD31抗体BioLegend102402
Iba1抗体FUJIFILM Wako019-19741
CCL3抗体Abcam179638
CCR5抗体Signalway Antibody35367-2
TLR4抗体AbmartT61519
磷酸化p44/42 MAPK Thr202/Tyr204抗体Cell Signaling Technology4370
ERK1/2抗体Cell Signaling Technology9120
转铁蛋白抗体Signalway Antibody41645-2
β-肌动蛋白抗体Signalway Antibody41645-2
人源重组CCL3蛋白MedChemExpressHY-P7768
小鼠源重组CCL3蛋白MedChemExpressHY-P7256
Evans blue染料Thermo Fisher ScientificA16774.09
超声波清洗器Laboratory SuppliesG1125P1T
0.45微米无菌滤器MilliporeSigmaSLHPR33RB
H&E染色试剂盒SolarbioG1120
原位细胞死亡检测试剂盒Roche Diagnostics11684817910
RIPA裂解缓冲液MIKX TechnologyDB258
BCA蛋白定量试剂盒MIKX TechnologyDB405
聚偏二氟乙烯膜MilliporeSigma3010040001
增强化学发光试剂盒MIKX TechnologyMK-0100
OCT包埋剂Sakura Finetek USA4583
生长因子减少型MatrigelCorning356230
倒置显微镜OlympusIX53

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
OIR模型建立和L-ThA处理
小鼠品系(C57BL/6J)、氧气浓度(75%)、暴露时间(P7-P12,5天)、L-ThA剂量(3或30 mg/mL)、注射时间(P12)、分析时间(P17)
阅读提示:Methods 'Induction of OIR Mouse Models and L-ThA Acid Treatment'
临床样本收集
样本类型(玻璃体)、样本量(PDR n=20,iERM n=18)、样本体积(50–100 µL)、纳入排除标准
阅读提示:Methods 'Clinical Sample Collection and Preparation' 及 Supplementary Table S1
体外共培养实验
细胞类型(BV2和HUVEC)、LPS浓度(5 µg/mL)、L-ThA浓度(10 mmol/L)、处理时间(BV2 24小时,HUVEC 12小时)、rCCL3浓度(10 ng/mL)
阅读提示:Methods 'Cocultures of Cells' 及 Figure 6 legend
RNA测序分析
每组样本量(n=3)、测序平台(Illumina)、差异表达阈值(|log2fold change| ≥ 1且adjusted P < 0.05)
阅读提示:Methods 'RNA Sequencing Analysis' 及 Figure 3 legend
Evans blue渗透性实验
Evans blue剂量(150 mg/kg)、循环时间(2小时)、检测波长(620 nm和740 nm)、每组样本量(n=4)
阅读提示:Methods 'Evans Blue Permeability Assay' 及 Figure 2F legend