髓样HDAC3的缺失通过促进噬胞作用来缓解视网膜缺血性损伤

神经病学 生命科学 免疫学 眼科学 生物化学 医学
视网膜缺血再灌注损伤 组蛋白去乙酰化酶3 小胶质细胞 巨噬细胞 噬胞作用

视网膜缺血再灌注损伤中HDAC3的作用

背景介绍

视网膜缺血诱发的视网膜病变是包括糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）和中央视网膜动脉及静脉阻塞在内的常见视觉障碍的重要特征。对于这种缺血性视网膜病变的治疗效果普遍不理想，新疗法的设计亟需对相关疾病机制的深入理解。组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases， HDACs)是调控基因表达和蛋白功能的重要酶类，前临床研究表明，非特异性HDAC抑制剂能够减轻视网膜损伤。在所有HDACs中，组蛋白去乙酰化酶3（HDAC3）是I类组蛋白去乙酰化酶亚型，在巨噬细胞的炎症反应中起核心作用。我们之前的研究发现，在小鼠视网膜缺血再灌注（ischemia-reperfusion，IR）损伤模型中，髓样细胞上调了HDAC3。然而，目前尚不清楚这一细胞事件是否对视网膜IR损伤具有本质性的贡献。

研究来源

这篇研究由Rami A. Shahror、Esraa Shosha、Carol Morris、Melissa Wild、Shengyu Mu、Gabor Csanyi、Marjan Boerma、Nancy J. Rusch和Abdelrahman Y. Fouda（*通讯作者）等人完成，作者均来自University of Arkansas for Medical Sciences、Augusta University和Cairo University等机构。文章发表在《Journal of Neuroinflammation》2024年第21卷中。

研究流程

研究对象与流程

研究对象包括髓样细胞特异性HDAC3敲除小鼠（M-HDAC3 KO）以及对照组小鼠。这些小鼠被用于视网膜IR损伤实验，并通过一系列方法进行观察。其中包括光学相干断层扫描（optical coherence tomography，OCT）、视网膜电图（electroretinography，ERG）、Western blot、免疫荧光标记等，以具体明确HDAC3对视网膜神经血管损伤的影响。

具体的实验流程如下：

  1. 小鼠视网膜缺血再灌注模型的建立：将小鼠麻醉后，通过提高眼内压力至110 mmHg并维持60分钟来诱导视网膜缺血，随后移除针头实现再灌注。

  2. 小鼠的样品处理：在不同时间点（2天、7天、14天）取样并进行相关检测，如观察血管渗透性、视网膜厚度、神经退化和视功能等。

  3. 药物处理与组：对野生型小鼠施用特异性HDAC3抑制剂（RGFP966），配合对小鼠进行视网膜IR损伤并观察其保护效果。

实验细节

  1. 光学相干断层扫描（OCT）：在视网膜IR 7天后，通过OCT在活体小鼠上扫描获取视网膜厚度，以评估其完整性。

  2. 视网膜电图（ERG）：记录深视电反应，量化薄光刺激下的波幅和内视网膜的功能。

  3. 血管渗透性检测：通过Western blot、荧光素血管造影以及伊文氏蓝染色，分析视网膜血管的完整性。

  4. 髓样细胞反应检测：通过流式细胞术定量分析视网膜中的髓样细胞反应，评估CD45和CD11b标记的髓样细胞细胞群。

  5. 清除细胞凋亡的髓样细胞功能：采用共聚焦显微镜及体外吞噬实验，检测凋亡细胞与HDAC3缺失髓样细胞在清除死细胞方面的差异。

主要研究结果

  1. HDAC3在小鼠和人视网膜中的表达：HDAC3在小鼠视网膜IR损伤后的髓样细胞中上调，在糖尿病视网膜病变患者的视网膜样本中，HDAC3也呈现脱氨基酶表达。

  2. HDAC3敲除对视网膜IR后神经退化的保护作用：HDAC3敲除的小鼠显示视网膜内神经元保存、血管完整性保持和视网膜厚度保护。

  3. 视功能的改善：ERG检测显示HDAC3缺失的小鼠在视网膜IR损伤后视功能显著优于对照组。

  4. 髓样细胞的增殖和侵润受影响：HDAC3缺失小鼠显示出较低的髓样细胞增殖和侵袭。

  5. HDAC3缺失促进细胞清除效应：HDAC3缺失的髓样细胞呈现更高的胞体吞噬凋亡细胞的活性。

  6. 药理抑制HDAC3的效果：给野生型小鼠施用HDAC3抑制剂RGFP966后，观察到显著的神经保护和视网膜完整性保护，与HDAC3基因敲除的效果类似。

研究结论

这项研究首次提供了直接证据，说明HDAC3在髓样细胞中通过抑制吞噬细胞死亡后促进视网膜缺血再灌注损伤，而删除HDAC3能够增强髓样细胞对死细胞清除的修复机制，有助于损伤的缓解。这提供了针对HDAC3的新治疗策略，将可能用于设计新的疗法保护视网膜在缺血损伤后的完整性和功能恢复。

研究亮点

  1. 发现新机制：首次揭示了HDAC3对髓样细胞吞噬细胞死亡的抑制作用，以及HDAC3作为促进视网膜IR损伤的重要分子。
  2. 技术手段多样：采用了多种现代技术，包括OCT、ERG、Western blot、流式细胞术等，效果确凿。
  3. 潜在应用价值：HDAC3抑制剂（RGFP966）在小鼠体内表现出与HDAC3基因敲除相似的保护效果，提示其潜在的临床应用。

意义与价值

本研究确认了HDAC3作为视网膜缺血再灌注损伤中重要的负性调节因子，揭示了其抑制髓样细胞通过清除凋亡细胞修复损伤的机制，提供了HDAC3作为治疗目标的新思路。同时，RGFP966的应用证明了HDAC3抑制剂的治疗潜力。此外，该研究还为视网膜缺血性视网膜病变的深入研究奠定了基础，可能推动制定新颖的治疗方案以改善临床结局。

整个研究为视网膜缺血再灌注损伤的治疗提供了新的视角和潜在策略，具有重要的科学和临床意义。