跳到主页面内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息,确保你在联邦政府政府网站。

Https系统

该站点是安全的。
这个https(https)://确保您连接到官方网站,并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2019年5月17日;2(3):e201800212。
doi:10.26508/lsa.201800212。 2019年6月印刷。

RPE中PGC-1α的缺失诱导间充质转化并促进视网膜变性

附属公司

RPE中PGC-1α的缺失诱导间充质转化并促进视网膜变性

玛丽亚娜·阿帕雷西达·布鲁尼尼·罗萨莱斯等。 生命科学联盟. .

中的勘误表

摘要

视网膜色素上皮(RPE)通过需要能量的细胞功能支持视觉处理和感光细胞稳态。在此,我们描述了抑制过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅活化因子-1α(PGC-1α)(线粒体功能和生物发生的主要调节因子)对RPE上皮完整性的影响。PGC-1α在分化人类RPE细胞时持续沉默会影响线粒体/自噬功能、氧化还原状态和能量传感器活性受损,最终导致上皮细胞向间充质细胞转化(EMT)。成年小鼠条件性敲除PGC-1辅活化因子导致快速RPE功能障碍和转分化,并伴有严重的光感受器变性。RPE异常具有自噬缺陷和间充质转化的特征,与年龄相关性黄斑变性的特征相当。这些发现表明,PGC-1α通过支持细胞的氧化代谢和自噬介导的EMT抑制来维持RPE的功能和表型状态。

PubMed免责声明

利益冲突声明

提交人声明他们没有利益冲突。

数字

图S1。
图S1 PGC-1α沉默对RPE线粒体复制基因和糖酵解功能的影响。
(A)FACS分类的GFP+shPGC1A和shCtrl ARPE-19细胞的活细胞成像证实了细胞系的均一性。(B)线粒体DNA聚合酶γ(POLG)和线粒体转录因子A(TFAM)的纵向基因表达分析。(C)连续注射葡萄糖(Glu)、寡霉素(Oligo)和2-脱氧葡萄糖(2-DG)后,通过ECAR测量shCtrl和shPGC1A细胞成熟14天的糖酵解功能。(D)shCtrl和shPGC1A细胞在成熟第7天、第14天和第21天的ECAR曲线显示了基础ECAR水平(basal)、糖酵解速率(Gly)、最大糖酵酵解能力(Gly Cap)、糖水解储备(Gly Res)和非糖酵化酸化(Non-Gly)(n=6–12)。(E)第7、14和21天shCtrl和shPGC1A细胞中细胞质ATP水平的定量(n=4)。误差线为平均值±SEM。使用Holm–Sidak方法通过多次未配对t检验比较分析数据*P(P)≤ 0.05; **P(P)≤ 0.01; ***P(P)≤ 0.001; ****P(P)与每个时间点各自的shCtrl相比,≤0.0001。
图1。
图1.RPE细胞中PGC-1α的沉默促进线粒体功能障碍和氧化应激。
(A、B)在成熟7天的ARPE-19细胞中,通过定量RT-PCR(A)和Western blotting(B)验证PGC-1α在mRNA和蛋白质水平上的沉默(n=3–4每种条件)。(C)使用MitoTracker(红色)和DAPI(细胞核,蓝色)联合染色评估线粒体形态,显示shPGC1A细胞中从管状到“圆环状”形成的显著形状变化(箭头所示)。比例尺为10μm。(D)用qPCR定量线粒体动力学基因FIS1和MFN2(n=3-4)。(E)CSA量化(n=4)。(F)第7、14和21天shPGC1A和shCtrl ARPE-19的OCR参数测量(n=5)。(G、H)使用MitoSox红(n=5–7)(G)和DCFH-DA(n=3–6)(H)定量线粒体超氧化物的产生。(一)抗氧化酶基因的相对表达-过氧化氢酶(CAT)、胞浆超氧化物歧化酶(SOD1)、线粒体硫氧还蛋白(TXN2)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)-通过qPCR分析(n=3-4)。(J)通过qPCR(n=3-4)分析Sirtuins(SIRT)酶1和3基因表达。(K)PGC-1亚型基因表达、PGC-1β和PRC(n=3)。误差线为平均值±SEM。数据由多个未配对数据进行分析t吨使用Holm–Sidak方法(A–D,F–K)或ANOVA进行测试比较,然后使用Tukey的多重比较测试(E)*P(P)≤ 0.05; **P(P)≤ 0.01; ***P(P)≤ 0.001; ****P(P)与每个时间点各自的shCtrl相比,≤0.0001。###P(P)≤ 0.001;####P(P)与第7天shCtrl相比≤0.0001。
图2。
图2.在ARPE-19细胞中,PGC-1α激活是自噬通量启动所必需的。
(A)免疫检测shPGC1A和shCtrl ARPE-19中的晚期内体(LAMP-1,红色)成熟21天。箭头显示shPGC1A细胞中晚期内体扩张。(B)自噬相关基因MAP1LC3B和WIPI(自噬体起始)、ATG4D(自噬体成熟)和ATG9B(溶酶体降解途径)的表达谱(n=3-4,根据条件和时间点)。比例尺为10μm。(C)腺病毒介导的PGC-1α过度表达24小时后,亲代ARPE-19细胞中自噬体生物基因相关基因ATG4D、WIPI1、MAP1LC3B和MCOLN1的变化(n=3)。(D)AAS 24小时后,用qPCR定量分析亲代ARPE-19细胞中PGC-1α和自噬相关基因LAMP1、MAP1LC3B、ATG4D和WIPI1的表达。未处理(Unt)细胞作为对照(n=4)。(E–G)LC3B(E)的Western blot分析;多泛素结合p62蛋白固定体(p62)(F);AAS后2 h shCtrl和shPGC1A细胞中的磷酸化(Thr172)和总AMPKα(G)。免疫印迹是每种条件下n=3-4个实验的代表。(H)成熟14天后shCtrl和shPGC1A细胞ARPE-19细胞中APOE蛋白的表达(n=4)。对于所有斑点,GAPDH被用作加载控制。误差线为平均值±SEM。数据由多个未配对数据进行分析t吨使用Holm-Sidak方法(B–D,H)或方差分析(ANOVA)进行测试比较,然后进行Tukey多重比较测试(E–G)*P(P)≤ 0.05; **P(P)≤0.01***P(P)≤ 0.001; ****P(P)≤0.0001与相应的控制。#P(P)≤ 0.05,##P(P)≤0.01和###P(P)≤0.001=shPGC1A与AAS下的shCtrl。
图S2。
图S2 ARPE-19中依赖AAS的自噬通量诱导。
(A)在父母ARPE-19中,AAS 30和120分钟后LC3I到LC3II蛋白转换的定量。LC3II/LC3I比值的密度分析显示,在治疗2小时时,转化率很高(≈10倍)。(B)AAS和/或CQ处理后,通过Western blotting对shCtrl和shPGC1A细胞中相对于GAPDH的LC3-II蛋白水平进行密度分析。与shCtrl相比,用CQ处理shPGC1A细胞,LC3II的积累没有增加。误差条表示平均值±SEM。采用Tukey事后检验的双向方差分析(n=4)***P(P)≤ 0.001; ****P(P)≤ 0.0001.(C)通过Western blotting对第7、14和21天收集的shCtrl和shPGC-1αARPE-19细胞中与肌动蛋白相关的PCNA蛋白水平进行密度分析(n=4)。误差线代表平均值±SEM。数据通过使用Holm–Sidak方法的多次非配对t检验比较进行分析*P(P)与每个时间点各自的shCtrl相比≤0.05。
图3。
图3 PGC-1α持续功能丧失触发间充质转化。
(A)免疫检测成熟21天的shPGC1A和shCtrl ARPE-19细胞中的紧密连接蛋白ZO-1(红色)。比例尺为10μm。(B)通过TER测量屏障完整性(每个条件n=3)。(C)对成熟7至21天的shPGC1A和shCtrl ARPE-19细胞中的波形蛋白IFs(红色)进行免疫染色。DAPI(蓝色)用于染色细胞核。比例尺为50μm。(D)通过qPCR分析测量EMT相关基因ZEB1、ZEB2、VIM、TWIST和细胞周期调节因子p53的表达(n=3-4)。(东-西)第21天,shPGC1A和shCtrl细胞中EMT转录因子ZEB1(E)和TWIST1(F)、mTOR依赖性磷酸化-S6核糖体蛋白(Ser235/236)(G)和总AMPKα(H)的蛋白质水平。免疫印迹是每种条件下n=3-4个样本的代表。(一)量化每个孔的细胞数,表示为每个时间点shCtrl的折叠变化,表明shPGC1A细胞的细胞密度显著增加(n=8–15)。误差线为平均值±SEM。数据通过未配对分析t吨测试*P(P)≤ 0.05; **P(P)≤ 0.01; ***P(P)≤ 0.001; ****P(P)与每个时间点各自的shCtrl相比,≤0.0001。
图S3。
图S3视网膜下注射AAV后2周和4周成年PGC-1漂浮小鼠的形态和功能评估。
(A)眼底成像GFP荧光检测的例子证实了实验性固定动物视网膜下注射后2周AAVs的泛视网膜转导。星号(*,红色)表示注射部位。(B)对注射AAV-Cre的实验小鼠的F-actin(红色)和Cre(白色)进行RPE/脉络膜平贴免疫染色,发现注射1个月后,上皮大面积出现Cre+细胞核。未观察到主要的形态学变化。比例尺为100μm。(C)ERG分析-,b条-、和c(c)-注射后1个月的波幅和隐式时间(n=5-6)。误差条为平均值±SEM。未成对t吨所有比较都使用了测试*P(P)与各自的AAV-GFP小鼠相比≤0.05。
图4。
图4成年小鼠中PGC-1亚型的RPE特异性缺失。
(A)成人PGC-1αRPE/脉络膜平板制剂;在视网膜下注射AAV-GFP和AAV-Cre后1个月,PGC-1β-双漂浮小鼠。GFP报告子(绿色)的免疫定位证实了整个RPE表面的有效病毒转导。中周高倍放大(虚线方框)显示GFP+RPE细胞标记有F-actin(红色)。Cre表达(白色)仅在注射AAV-Cre的动物RPE细胞核中检测到。(B)注射后1个月AAV-GFP和AAV-Cre小鼠RPE/脉络膜和视网膜组织中PGC-1α和PGC-1β基因表达分析(n=3-6)。(C)AAV-GFP注射4个月后,对实验小鼠进行典型的眼部冷冻切片,显示RPE细胞的高度选择性病毒转导。比例尺为100μm。误差线为平均值±SEM。数据通过未配对分析t吨测试**P(P)与各自的AAV-GFP对照小鼠相比≤0.01。
图5。
图5成年条件PGC-1基因敲除小鼠的形态和功能评估。
(A)AAV-GFP和AAV-Cre注射PGC-1A的代表性OCT图像;B–诱导后1个月和4个月的漂浮小鼠。(B)OCT成像中视网膜总厚度的量化(n=5-7)。(C)0.246(P)cd.s/m亮度下的Scotopic ERG记录2来自AAV-GFP(蓝色)和AAV-Cre(红色)动物。(D)量化-和b条-4个月时增加刺激强度的波幅(n=5)。(E)的隐式时间-和b条-0.246(P)cd.s/m光刺激下的波24个月时(n=5)。(F)RPE生成c(c)-在24.1 cd.s/m的光刺激下测量AAV-GFP组小鼠(蓝色)和AAV-GFP注射小鼠(红色)的波幅和内隐时间2在4个月时(n=6)。误差线为平均值±SEM。数据通过未配对分析t吨测试*P(P)≤ 0.05; **P(P)≤ 0.01; ***P(P)与各自的AAV-GFP对照组相比≤0.001。
图S4。
图S4注射AAV后2周和4周野生型小鼠的OCT和ERG分析。
(A)WT C57Bl/6J动物注射AAV后2周眼底照相和直接GFP荧光检测。注射部位用星号(*,红色)标记。(B)典型的OCT扫描显示注射AAV-GFP和AAV-Cre后1个月的形态和分层正常。(C)视网膜总厚度的量化表明GFP-与Cre-转基因WT动物无变化(n=5)。(D)Scotopic ERG测量-,b条-、和c(c)-注射后1个月波幅和隐式时间(n=12)。误差条为平均值±SEM。未成对t吨所有比较都使用了测试。队列之间没有统计差异。
图6。
图6:PGC-1缺乏引起外视网膜和RPE的大体形态变化。
(A)注射后4个月,AAV-GFP和AAV-Cre的甲苯胺蓝染色半薄眼切片的光显微照片显示,RPE层严重紊乱,并伴有显著的视网膜神经变性。高倍放大的RPE/脉络膜复合体(对应于黄色虚线框)显示AAV-Cre注射小鼠中RPE细胞肿胀和脱落的变性病变(箭头所示)。比例尺为50μm。(B–D)透射电子显微镜显示了AAV-Cre注射小鼠RPE异常的三个典型例子。观察到的表型变化不同,从顶端微绒毛(箭头)紊乱,基底内折消失(箭头)(B),含脂褐素颗粒大量堆积(L)(C),到充满黑素小体(M)和未消化外段(OS)的扩大和分离细胞(D)。比例尺为2μm。(E)RPE基底侧的高倍放大显示基底内褶(BI,双箭头)明显消失,窗孔消失(*),脉络膜毛细血管内皮增厚,线粒体严重变性(箭头),表现为线粒体外膜破裂和嵴重塑(见插页)。比例尺为500 nm。
图7。
图7 PGC-1缺失后RPE去分化和间充质转化。
(A)对注射AAV-GFP或AAV-Cre后4个月收集的眼睛冰冻切片上的线粒体和EMT标记物进行免疫检测,显示注射AAV-Cre的动物RPE层(由白色虚线定义)中的ECT组分COXIV显著丢失,而前EMT转录因子TWIST1和ZEB1显著上调。VI型胶原沉积增加和波形蛋白核周浓缩进一步证明了间充质表型转变。比例尺为20μm。(B)RPE平板制剂对F-actin或ZO-1进行免疫染色(红色),显示多核细胞(箭头)增多,有大的色素空泡(箭头),膜性ZO-1分布缺失。Nuclei与DAPI(蓝色)共染。比例尺为50μm。(C)F-actin染色的RPE平板支架上量化的单核、双核和多核(>2核/细胞)细胞百分比(n=6)。误差线为平均值±SEM。数据通过未配对分析t吨测试**P(P)≤0.01***P(P)≤ 0.001; ****P(P)与AAV-GFP组相比≤0.0001。
图S5。
图S5视网膜下注射AAV 4个月后,PGC-1漂浮小鼠线粒体和EMT标记物的免疫定位和定量。
(A)对来自AAV-GFP和AAV-Cre注射动物的RPE平板制剂的代表性图像进行线粒体标记COXIV和EMT标记Coll的免疫染色。六、 Vimentin、ZEB1和TWIST1(红色),并与DAPI(蓝色)共染。尽管在注射AAV-Cre的小鼠的所有领域都观察到COXIV耗竭,但EMT标记物的增加仅在RPE异常和脱落的局部区域观察到(箭头所示)。ZEB1面板中的插入物显示EMT转录因子在无定形RPE细胞(n=细胞核)中的核定位。比例尺为50μm。(B)荧光强度定量显示AAV Cre后COXIV平均荧光强度显著降低60%。EMT标记的平均荧光强度没有显著改变,因为这些变化是局部的(每个样本4-6个随机选择的字段,n=3)。误差条为平均值±SEM。未成对t吨所有比较都使用了测试**P(P)与各自的AAV-GFP组相比≤0.01。

类似文章

引用人

工具书类

    1. Adijanto J、Castorino JJ、Wang ZX、Maminishkis A、Grunwald GB、Philp NJ(2012),通过调节microRNAs-204/211的表达促进人类视网膜色素上皮(RPE)的分化。生物化学杂志287:20491–20503。10.1074/jbc.m112.354761-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Adijanto J,Philp NJ(2014)培养的初级人类胎儿视网膜色素上皮(hfRPE)作为评估RPE代谢的模型。实验眼科研究126:77–84。2016年10月10日/j.exer.2014.01.015-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Ahmad T、Aggarwal K、Pattnaik B、Mukherjee S、Sethi T、Tiwari BK、Kumar M、Micheal A、Mabalirajan U、Ghosh B等(2013)线粒体形状的计算分类反映了应激和氧化还原状态。细胞死亡病4:e461 10.1038/cddis.2012.213-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Bertrand M、Petit V、Jain A、Amsellem R、Johansen T、Larue L、Codogno P、Beau I(2015)SQSTM1/p62通过上皮-间质转换因子调节连接蛋白的表达。细胞周期14:364–374。10.4161/15384101.2014.987619-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Campbell SL,Wellen KE(2018)癌症细胞核的代谢信号。分子细胞71:398–408。2016年10月10日/j.molcel.2018.07.015-内政部-公共医学

出版物类型