Direcionar o eixo cochlin/SFRP1/CaMKII no pólo posterior ocular previne a progressão da miopia não patológica

Biologia das Comunicações, volume 6, número do artigo: 884 (2023) Citar este artigo

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A miopia é um importante problema de saúde pública. No entanto, as modalidades de intervenção para a miopia não patológica são limitadas devido à sua patogênese complicada e à falta de alvos precisos. Aqui, mostramos que em modelos de miopia privada de forma (FDM) e miopia induzida por lente (LIM), a iniciação precoce, a correlação fenotípica e a manutenção estável da regulação positiva da proteína coclina na interface entre os fotorreceptores da retina e o epitélio pigmentar da retina ( RPE) é identificado por uma análise proteômica dos tecidos do pólo posterior ocular. Então, uma análise de microarray revela que a coclina regula positivamente a expressão do gene da proteína 1 relacionada ao frizzled (SFRP1) secretada em células RPE humanas. Além disso, o SFRP-1 eleva a concentração intracelular de Ca2+ e ativa a sinalização da proteína quinase II dependente de Ca2+/calmodulina (CaMKII) em uma linhagem de células endoteliais vasculares da coróide símia e provoca disfunção das células endoteliais vasculares. Além disso, o knockdown genético do gene cochlin e o bloqueio farmacológico do SFRP1 anulam a redução da perfusão sanguínea coroidal e previnem a progressão da miopia no modelo FDM. Coletivamente, este estudo identifica um novo eixo de sinalização que pode envolver coclina na retina, SFRP1 no EPR e CaMKII em células endoteliais vasculares da coróide e contribuir para a patogênese da miopia não patológica, implicando o potencial de coclina e SFRP1 como alvos de intervenção na miopia.

A miopia tornou-se um importante problema de saúde pública, especialmente para crianças e adolescentes. Na Ásia, a prevalência da miopia juvenil é de 80-90%, entre os quais a alta miopia (HM, erros de refração >-6,00 dioptrias) é responsável por 10-20%1. Além disso, prevê-se que quase 50% da população mundial sofra de miopia até 2050, sendo 10% deles com alta miopia2. Sem controle efetivo, a miopia progredirá rapidamente para HM, podendo causar lesões patológicas irreversíveis no fundo3; se isso ocorrer, a miopia é denominada miopia patológica (PM). Embora agentes medicinais e procedimentos cirúrgicos estejam disponíveis para combater a PM, os seus efeitos terapêuticos permanecem insatisfatórios, em parte devido à natureza irreversível das patologias associadas à PM, pelo que os pacientes com PM sofrem de graves deficiências visuais ou mesmo de cegueira legal4. Uma vez que a PM progride de miopia não patológica, e a maior parte da miopia juvenil pertence à miopia não patológica5, seria importante encontrar modalidades intervencionistas para retardar ou interromper a progressão da miopia não patológica, particularmente em crianças e adolescentes cuja visão pode ser recuperada por cirurgias refrativas após o crescimento se nenhuma patologia irreversível for formada no fundo. No entanto, as atuais modalidades intervencionistas para a miopia não patológica, como o uso de óculos6 ou lentes ortoceratológicas7, a administração de baixas doses de atropina8 e as cirurgias refrativas a laser9, são tratamentos essencialmente sintomáticos, com possibilidade de incorrer em efeitos colaterais. Este cenário indica a complexidade da patogênese da miopia e a atual escassez de alvos moleculares precisos para intervenção miópica.

Com base em diversas teorias, como as teorias de controle local da retina10, desfocagem11 e hipóxia escleral12, que foram propostas para a patogênese da miopia, bem como nas observações clínicas de indivíduos jovens com miopia não patológica13, pesquisadores da área começaram a perceber que imagens borradas no retina e diminuição da perfusão sanguínea nos vasos da coróide são cruciais para a incidência de miopia não patológica14,15. No entanto, o eixo de sinalização que responde às imagens borradas na retina e depois leva à redução da perfusão sanguínea da coróide permanece desconhecido. Para verificar esse eixo de sinalização, analisamos os tecidos do pólo posterior ocular dos modelos de miopia induzida por lente de cobaia (LIM) e miopia privada de forma (FDM) usando proteômica de alto rendimento, e identificamos a coclina, a molécula de proteína com a regulação positiva mais dramática e a maior significância estatística. Cochlin é uma proteína secretora da matriz extracelular (MEC) codificada pelo gene COCH e contém 550 aminoácidos16. Bhattacharya e colegas relataram que esta proteína da MEC exibiu uma regulação positiva dependente do tempo na malha trabecular (TM) tanto de um modelo de rato com glaucoma crônico17 quanto de pacientes com glaucoma primário de ângulo aberto18, resultando em depósitos de coclina relacionados à idade e diminuição de colágeno no TM18. Estes relatórios indicam a possível patogenicidade da coclina em doenças oculares. Além disso, nossos resultados imuno-histoquímicos revelaram sua localização nos fotorreceptores da retina e sua proximidade com o epitélio pigmentar da retina (EPR); portanto, especulamos que a coclina pode servir como um sinal molecular da retina em resposta à imagem borrada detectada pelos fotorreceptores e retransmitir informações miopigênicas para o EPR.

0.05, Fig. 1a). At 2 w, 4 w, and 6 w following FDM induction, the right eye refraction in the FDM group was decreased 110.17%, 170.62%, and 211.14%, respectively, compared to that before induction, showing a trend of time-dependent reduction (Fig. 1a). Furthermore, the right eye refraction in the FDM group was significantly decreased in comparison to that of normal controls at each time point (all P < 0.01, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1a). On the other hand, the changes in axial length (AL) paralleled those in refraction in this myopia model, demonstrating a time-dependent AL elongation (all P < 0.001, for FDM group, 0 w vs 2 w, 0 w vs 4 w, 0 w vs 6 w, Fig. 1c) and a greater AL in myopic animals than normal animals (all P < 0.001, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1c). In contrast, the corneal curvature of the right eye did not change significantly at any time point following FDM induction (all P > 0.05, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1e)./p> 1) was set as the only criterion for differentially expressed genes (DEGs). Compared to the normal controls, 114 and 147 DEGs were identified in the FDM and LIM groups, respectively, whereas 112 DEGs were found when the 2 myopic groups were compared with each other (Fig. 2a). Thereafter, both fold change and statistical significance (log2 |fold change|> 1 and P < 0.05) were set as the criteria, and the expression patterns of the top 25 DEGs were displayed by a heatmap of hierarchical clustering analysis (Fig. 2b). Moreover, volcano plots showed 38 DEGs between the LIM and normal groups, among which 24 were upregulated and 14 were downregulated (Fig. 2c); 26 DEGs between the FDM and normal groups, of which 23 were upregulated and 3 were downregulated (Fig. 2d); and 38 DEGs between the LIM and FDM groups, of which 16 were upregulated and 22 were downregulated (Fig. 2e). It is worth mentioning that the Coch gene, encoding the cochlin protein, ranked 1st among the top 10 DEGs between the FDM and normal groups, with its protein abundance in FDM being 3.78-fold greater than that in normal controls (Supplementary Table 1). In addition, cochlin protein expression was also upregulated in the LIM model compared with normal controls (Fig. 2c), and its trend of expression paralleled the myopia severity among the experimental groups (Figs. 1a, b and 2c, d). Therefore, cochlin was selected as the potential molecular cue in the retina for expression validation./p> 0.05, Normal vs SFRP-1 + WAY, Normal vs SFRP-1 + Wnt3a, Fig. 5d, e) but not by DMSO and PBS (both P < 0.05, normal vs SFRP-1 + DMSO, normal vs SFRP-1 + PBS; SFRP-1 + WAY vs SFRP-1 + DMSO; P < 0.001, SFRP-1 + Wnt3a vs SFRP-1 + PBS, Fig. 5d, e). The CM of cochlin-treated ARPE-19 cells had comparable effects on RF-6A cells (Supplementary Fig. 3d, e)./p>

0.05, FDM vs shRNA, FDM vs WAY 316606 for 1 w, Fig. 6b). At 6 w following the induction, compared to the normal controls, the AL in the FDM group extended 102.71% (P < 0.001, FDM vs NOR for 6 w, Fig. 6b), which was precluded by intravitreal administration of either the shRNA or WAY 316606 (P < 0.05, FDM vs shRNA, FDM vs WAY 316606 for 6 w, Fig. 6b). When the bilateral AL differences were used for analysis, the trends and statistical significance among the experimental groups were comparable to those using the data of the right eyes (Fig. 6d)./p> 0.05, FDM vs Scr at 1 w and 6 w, FDM vs DMSO at 1 w and 6 w; P < 0.01, shRNA vs Scr at 1 w; all P < 0.001, shRNA vs Scr at 6 w, WAY vs DMSO at 1 w and 6 w; Fig. 6g, h)./p> 0.05, Fig. 7h, l)./p>

1./p>