科学家发现一种“年轻”蛋白质的缺失可能导致衰老

根据美国国家眼科研究所（NEI）最近对小鼠的研究，保护视网膜支持细胞的蛋白质色素上皮衍生因子（PEDF）的缺失可能会促进视网膜中与年龄有关的变化。与年龄有关的视网膜疾病，如老年性黄斑变性（AMD），可导致失明，因为视网膜是眼睛背面的感光组织。新的信息可能有助于开发药物来阻止AMD和其他视网膜老化的情况。这项研究发表在《国际分子科学杂志》上。
人们称PEDF为“年轻”蛋白质，因为它在年轻的视网膜中含量丰富，但在衰老过程中却会下降，NEI蛋白质结构和功能科主任、该研究的资深作者Patricia Becerra博士说：“这项研究首次表明，仅仅去除PEDF就会导致一系列模拟视网膜老化的基因变化。”

视网膜是由多层细胞组成的，它们一起工作以识别和解释光信号，大脑利用这些信号来产生视觉。视网膜的光感光器位于一层称为视网膜色素上皮（RPE）的支持细胞之上。当光感受器探测到光线时，RPE会滋养它们并回收 “外段”，每次光感受器探测到光线时，“外段”就会被用完，其尖端就会脱落。
如果RPE不能将旧的外段尖端的回收成分提供给光感受器细胞，那么光感受器细胞就会失去创造新“外段”的能力，并随后失去检测光线的能力。而如果没有RPE提供的营养物质，光感受器细胞就会死亡。视网膜中的RPE细胞的衰老（老化）或死亡会导致患有AMD或某些类型的视网膜萎缩症的人视力下降。
Becerra团队和其他小组先前的研究表明，PEDF能保护视网膜细胞，防止细胞损伤和视网膜上的异常血管生长。RPE细胞产生并分泌PEDF蛋白。该蛋白随后与其受体PEDF-R结合，后者也由RPE细胞表达。PEDF的结合刺激PEDF-R分解脂质分子，这是包围光感受器外段和其他细胞区的细胞膜的关键成分。
这个分解步骤是外段回收过程的一个关键部分。虽然研究人员已经知道PEDF的水平在老化过程中在视网膜中下降，但不清楚PEDF的这种损失是导致视网膜中与年龄有关的变化，还是仅仅与之相关。
为了研究PEDF的视网膜作用，Becerra及其同事研究了一个缺乏PEDF基因（Serpin1）的小鼠模型。研究人员检查了小鼠模型中视网膜的细胞结构，发现RPE细胞核增大，这可能表明细胞的DNA包装方式发生了变化。
RPE细胞还开启了四个与老化和细胞衰老有关的基因，而且PEDF受体的水平明显低于正常水平。最后，未加工的脂质和其他光感受器外段成分已在视网膜的RPE层中积累。基因表达的类似变化和RPE代谢的缺陷在老化的视网膜中也被发现。
该研究的主要作者、Becerra实验室的科学家Ivan Rebustini博士说：“最引人注目的事情之一是缺乏PEDF蛋白的小鼠RPE细胞表面的PEDF受体的减少。似乎有某种涉及PEDF的反馈环，维持PEDF-R的水平和RPE的脂质代谢。”
虽然乍一看，这些PEDF阴性小鼠的视网膜似乎是正常的，但这些新发现表明，PEDF正在发挥保护作用，帮助视网膜经受创伤和衰老相关的磨损。
“我们一直想知道PEDF的缺失是由衰老驱动的，还是正在驱动衰老，”Becerra说。“这项研究，特别是与脂质代谢和基因表达改变的明确联系，表明PEDF的缺失是视网膜衰老相关变化的驱动因素。”