Huang Yan, Lyu Bingjing, Tang Kunyuan, Hu Ke
( 400000) Department of Ophthalmology, The First Affiliated Hospital of Chongqing Medical University, Chongqing 400000, China.
( 400000) Chongqing Key Laboratory of Prevention and Treatment of Major Diseases Causing Blindness, Chongqing 400000, China.
Sichuan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2025 May 20;56(3):761-769. doi: 10.12182/20250560203.
To elucidate the regulatory role and the underlying molecular mechanisms of serine/threonine protein kinase 1 (AKT1) in the lens epithelium of patients with age-related cataract (ARC).
The oxidative stress-related gene may be a key pathogenic factor in cataract, and induces oxidative stress and apoptosis in lens epithelial cells by modulating AMPK pathway activity.
阐明丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(AKT1)在年龄相关性白内障(ARC)患者晶状体上皮中的调控作用及潜在分子机制。
1)利用生物信息学分析(Genecard和GEO数据库GSE213546)筛选ARC中差异表达基因,并通过功能富集分析(KEGG和GO)鉴定关键基因。2)用200μmol/L过氧化氢(HO)处理人晶状体上皮细胞系(HLE - B3细胞)24小时,建立晶状体上皮细胞氧化应激模型。采用逆转录-定量聚合酶链反应(RT-qPCR)和蛋白质免疫印迹法检测AKT1基因和蛋白表达变化。3)将模型细胞随机分为转染小干扰RNA阴性对照(si-NC)质粒的si-NC组和转染3种不同小干扰RNA(si-)质粒的3个平行si-组。还设立了对照+si-NC组,即用si-NC空质粒转染未用HO处理的HLE - B3细胞。通过RT-qPCR和蛋白质免疫印迹法测定si-NC组和si-组中基因和蛋白表达水平。选择表达水平变化最显著的两个si-平行组进行进一步实验。通过蛋白质免疫印迹法测定si-NC组、两个选定的si-平行组和对照+si-NC组中腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)和磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶(p-AMPK)的蛋白表达水平。选择p-AMPK/AMPK值有显著变化的一个si-平行组,用AMPK激动剂AICAR处理,以验证AMPK通路的作用。在给予AICAR前后,通过蛋白质免疫印迹法测定si-NC组、对照+si-NC组和si-组中Bcl-2和Bax蛋白水平。采用流式细胞术检测细胞凋亡和活性氧(ROS)水平,同时使用酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒评估超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)和还原型谷胱甘肽(GSH)水平。
1)通过生物信息学分析,鉴定出78个差异表达基因,其中在ARC样本中显著上调(<0.05),并富集于AMPK通路。2)与未用HO处理的细胞相比,氧化应激模型细胞中mRNA和蛋白表达增加。3)si-NC组的p-AMPK/AMPK比值高于对照+si-NC组。相反,敲低抑制了AMPK通路活性,所有si-组的p-AMPK/AMPK比值均显著低于si-NC组(<0.05)。与对照+si-NC组相比,si-NC组的ROS和MDA水平升高,凋亡率增加,SOD和GSH水平降低,Bcl-2下调,Bax上调(均<0.05)。与si-NC组相比,si-组的这些指标有所改善(均<0.05)。然而,与AICAR处理前的结果相比,si-组在AICAR处理后这些作用被拮抗(均<0.05)。
氧化应激相关基因可能是白内障的关键致病因素,其通过调节AMPK通路活性诱导晶状体上皮细胞氧化应激和凋亡。