Niki Talebian|刘佩康|Joanne Lee|林雅玲|Dimitrios Stavropoulos|陈致宇|张坤哲
美国宾夕法尼亚州匹兹堡大学医学院Louis J. Fox视觉修复中心眼科
摘要 后囊混浊（PCO）是白内障手术后的常见并发症，由晶状体上皮细胞（LECs）的上皮-间充质转化（EMT）引起。由于其对视觉结果的负面影响，PCO仍然是一个重要的公共卫生问题，许多患者需要额外的干预。在这项研究中，我们评估了DPP4抑制剂——特别是西格列汀、沙格列汀和维格列汀——在减轻LECs中TGF-β诱导的EMT方面的潜在疗效。我们假设这些抑制剂可以减少LECs中的纤维化变化并延缓PCO的进展。在暴露于TGF-β2之前，人类LECs和小鼠晶状体预先用DPP4抑制剂处理。通过免疫染色、Western blotting和RT-qPCR检测了包括纤维连接蛋白、波形蛋白和α-平滑肌肌动蛋白在内的EMT标志物的表达。细胞培养和晶状体移植实验均表明，DPP4抑制剂通过阻断Smad2的磷酸化来减弱TGF-β2诱导的EMT标志物的表达。值得注意的是，用维格列汀处理的晶状体移植实验显示TGF-β2引起的晶状体混浊有所减少。这些发现表明，DPP4抑制剂，尤其是维格列汀，可能通过靶向TGF-β信号通路提供一种新的非侵入性药物方法来预防PCO。
引言 白内障是全球视力障碍和失明的主要原因（Hashemi等人，2020年；Heruye等人，2020年）。最近的一项研究估计，白内障占全球失明的约40%，影响1700万人（全球疾病负担视觉损失专家小组，2024年）。衰老和糖尿病被认为是白内障发展的主要风险因素（Lim等人，2020年）。随着预期寿命的延长和糖尿病患者的增加，预计到2025年受白内障相关失明影响的人数将达到4000万（Fang等人，2022年；全球疾病负担视觉损失专家小组，2024年）。 目前，白内障手术是最有效的治疗方法，通常涉及移除混浊的晶状体并用人工晶状体替换以恢复视力（Thompson和Lakhani，2015年）。尽管白内障手术取得了成功，但一个重要的术后并发症是后囊混浊（PCO）的发生，这会对视觉结果和生活质量产生不利影响（Kubo等人，2018年；Sun等人，2021年）。在白内障手术后，20%-50%的成年人会出现PCO（Chang等人，2017年；Sun等人，2021年），由于其高发率和对术后恢复的影响，这成为一个重大的公共卫生挑战。无论采用何种手术技术，白内障手术都会破坏眼睛的完整性，触发伤口愈合反应，从而提高眼内转化生长因子-β（TGF-β）的水平（Wallentin等人，1998年；Wormstone等人，2021年）。TGF-β通过调节关键转录因子在残留的晶状体上皮细胞（LECs）中诱导上皮-间充质转化（EMT）（Hachana和Larrivee，2022年；Kubo等人，2018年）。结果，LECs增殖并迁移到后囊，而不是分化为正常的晶状体纤维细胞（Gotoh等人，2007年；Li等人，2011年；Nahomi和Nagaraj，2018年；Nam等人，2021年）。这种异常的囊上皮细胞分化促进了PCO的发生（Zhang等人，2017年）。
EMT的特点是一系列分子和形态学变化，包括特定转录因子的激活、细胞表面标志物的表达改变、细胞骨架的重组以及上皮标志物的丢失和间充质标志物的获得（Shu和Lovicu，2017年；Kalluri和Weinberg，2009年；Yang等人，2020年）。在EMT过程中，LECs失去其特征性的极性和细胞间的粘附性，增殖、迁移并分化为肌成纤维细胞，后者分泌细胞外基质（ECM）成分，导致囊袋皱褶和混浊（Chang等人，2017年；Kubo等人，2018年；Lovicu等人，2016年；Wang等人，2024年）。
二肽基肽酶-4（DPP4），也称为CD26，是一种多功能丝氨酸蛋白酶，参与多种生理过程，包括免疫调节、纤维化和葡萄糖代谢。DPP4使关键底物如胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和葡萄糖依赖性胰岛素促泌多肽（GIP）失活，这些底物对调节葡萄糖稳态至关重要（Zhang等人，2021年）。除了其代谢作用外，DPP4还参与细胞迁移、增殖和分化，例如在癌症和纤维化中的作用（Li等人，2020年）。DPP4抑制剂，包括西格列汀、利格列汀、沙格列汀和维格列汀，最初是作为抗糖尿病药物开发的，并获得了美国食品药品监督管理局（FDA）和欧洲药品管理局（EMA）的批准（Ahren，2007年；Mathieu和Degrande，2008年）。这些抑制剂可以防止GLP-1的降解，增强胰岛素分泌并改善血糖控制，而不会引起显著的低血糖或体重增加（Kang等人，2021年；Lim等人，2015年；Yoshida等人，2023年）。除了代谢效应外，DPP4抑制剂还具有多种作用，包括抗炎、抗纤维化和免疫调节作用（Lim等人，2015年；Yoshida等人，2023年）。此外，据报道DPP4抑制剂还可以抑制Smad2和Smad3的磷酸化，这两种转录因子是TGF-β诱导的EMT和纤维化的效应因子（Yoshida等人，2023年）。利格列汀也被报道在各种体外模型中减少了EMT，包括TGF-β刺激的人类Tenon纤维细胞（Przekora等人，2017年）。在这项研究中，我们探讨了DPP4抑制剂在减轻人类晶状体上皮细胞（LECs）和小鼠晶状体移植中TGF-β诱导的EMT方面的潜在治疗效果。通过阻断与EMT相关的信号通路，DPP4抑制剂可能减弱LECs中的纤维化反应，从而减缓PCO的进展。我们的发现表明，DPP4抑制剂，特别是维格列汀，可能提供一种有前景的非侵入性药物策略来预防或管理PCO，从而改善白内障手术患者的术后结果。
材料与细胞培养 重组人转化生长因子-β 2（TGF-β2，活化形式，302-B2）从R&D systems（美国明尼阿波利斯，MN）获得，而DPP4抑制剂西格列汀（SML3205）、沙格列汀（SML3046）和维格列汀（SML2302）从Sigma-Aldrich（美国圣路易斯，MO）获得。所有DPP4抑制剂均溶解在DMSO（Sigma-Aldrich，D8418）中。胎儿人类晶状体上皮细胞（FHL-124，由科罗拉多大学的Ram H. Nagaraj博士提供）（Raghavan和Nagaraj，2016年）
DPP4抑制剂抑制FHL-124细胞中TGF-β2诱导的纤维连接蛋白表达 为了确定DPP4抑制剂是否具有抑制FHL-124细胞中上皮-间充质转化（EMT）的潜力，我们首先确定了其最佳剂量以避免细胞毒性。根据MTT测定结果，1 μM的浓度被认为是合适的，因为它保持了FHL-124细胞的活力（图1）。然后使用免疫荧光染色来评估在DPP4抑制剂作用下经历TGF-β2诱导的EMT的FHL-124细胞中的纤维连接蛋白（Fn1）表达
讨论 PCO是眼科领域的一个重大挑战，Nd:YAG激光囊切开术是标准治疗方法。然而，激光治疗存在黄斑水肿、视网膜脱离和眼内压升高的风险。因此，非侵入性方法的相关性受到了关注。在这项研究中，我们重点关注了TGF-β2在诱导EMT中的作用及其对PCO中纤维化变化的潜在贡献。TGF-β2主要通过Smad通路诱导EMT，而Smad通路在纤维化中起作用
结论 鉴于PCO显著影响了许多接受过白内障手术的个体，其管理是公共卫生的一项优先任务。如果后续研究证实DPP4抑制剂的疗效，这些药物可以局部或外用，以帮助减少白内障手术后的并发症风险，从而改善白内障患者的临床和视觉结果。PCO是一个复杂的现象，因此未来的
出版同意 不适用。
作者贡献声明 Joanne Lee： 方法学、正式分析。
Ya-Ling Lin： 正式分析。
Niki Talebian： 可视化、方法学、正式分析。
Pei-Kang Liu： 写作——审稿与编辑。
Kun-Che Chang： 写作——审稿与编辑、监督、项目管理、数据管理、概念化。
Dimitrios Stavropoulos： 正式分析。
Chi-Yu Chen： 写作——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、监督、正式分析、数据管理、概念化
未引用的参考文献 全球疾病负担视觉损失专家小组，S.，Blindness，G.B.D.，Vision Impairment，C.，2024年。
伦理批准 无。
作者贡献声明 CYC和KCC设计了实验。NT、JL、YLL、DS和CYC进行了实验。NT、CYC、PKL和KCC撰写并修订了手稿。所有作者阅读并批准了最终手稿。
利益冲突声明 CYC、PKL和KCC是匹兹堡大学提交的美国专利申请的发明人。其他作者声明没有利益冲突。
数据可用性 本研究中使用和/或分析的数据集可根据合理要求从相应作者处获得。
科学写作中生成AI的声明 作者使用ChatGPT（版本3.5）来提高本文的可读性和语言表达。使用后，作者对内容进行了彻底审查和必要的编辑，并对出版物的内容负全责。
资助 该工作得到了美国国立卫生研究院 （核心拨款P30-EY00809 ）、匹兹堡眼耳基金会 （Hillman拨款）以及纽约预防失明 研究的支持（无限制的研究拨款和给KCC 的职业发展奖）。
利益冲突声明 ☒ 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：CYC、PKL和KCC是匹兹堡大学提交的美国专利申请的发明人。其他作者声明没有利益冲突。致谢
我们感谢匹兹堡大学人类遗传学系的Beth Roman博士和眼科系的Gary（Hin-Fai）Yam博士对我工作的严格审阅。
打赏
