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脂质运载蛋白-2在年龄相关性黄斑变性中的研究进展

2025-02-10 86 上传者：管理员

摘要：年龄相关性黄斑变性（AMD）是我国防盲治盲的重点，目前湿性AMD以抗血管内皮生长因子治疗为主流，但存在需反复注射、部分患者疗效不佳等问题，而干性AMD尚无标准化治疗方案，因此，急需寻找新型疗法。脂质运载蛋白-2(LCN-2)是一种分泌性糖蛋白，对于维持细胞稳态具有重要作用，近年研究发现LCN-2与AMD的发生密切相关。本文通过总结LCN-2在AMD各阶段发病机制中的研究进展，阐述LCN-2与氧化应激、免疫炎症、细胞自噬、铁死亡、血管生成等的关系，为临床寻找预防和治疗AMD的新靶点提供参考依据。

关键词：
AMD
发病机制
年龄相关性黄斑变性
脂质运载蛋白-2
靶点蛋白
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年龄相关性黄斑变性（age-related macular degeneration， AMD）是55岁以上人群中心视力丧失的主要原因之一，发病率达13%，约占老年人失明原因的20%，预估2040年AMD将影响全球2.86亿人[1]。据研究[2]调查，我国上海AMD发病率高达15.5%，全国患者总数超过500多万，已经成为我国防盲治盲和公共卫生工作的重点之一，世界卫生组织也将AMD 定为现阶段三大重点防盲眼病之一。AMD分干性、湿性两型，现有研究[3-5]发现，氧化应激、炎症与免疫、自噬、铁死亡、血管生成等与AMD的发生密切相关。目前，湿性AMD的治疗仍以抗血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）为主流，但是存在需反复注射、晚期黄斑纤维化后疗效不佳等问题。而针对干性AMD的治疗尚无标准化方案，中国、美国相关指南均推荐的治疗方案为抗氧化维生素和矿物质补充，但疗效欠佳[6-7]。因此，寻找新的靶点以突破AMD的现有疗法是一项急需解决的任务。

脂质运载蛋白-2（lipocalin-2，LCN-2）是一种分子量为 25 kB的分泌性蛋白，1993年由KJELDSEN L等[8]首次从人中性粒细胞中成功分离出来，因其与中性粒细胞中的明胶酶相关，故又被称为中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白，并发现其为脂质运载蛋白家族中的新成员。LCN-2主要以单体、同型二聚体、异形二聚体的形式存在，研究[9]表明，LCN-2参与多种生理调节过程，包括跨膜转运疏水配体、调节免疫反应、维持铁稳态、促进上皮细胞分化以及细胞迁移、细胞死亡等，目前已发现LCN-2的失调在多种疾病中起着至关重要的作用，例如肥胖、糖尿病[10]、心血管疾病[11-12]、多发性硬化症[13]、癌症[14]、脑卒中[15]等，可作为预测多种疾病发生的生物标志物之一，是一个具有巨大潜力的靶点。近年来有研究[16] 发现，LCN-2与AMD的发病机制同样密切相关。本文就 LCN-2与AMD发病机制的联系进行综述，以期更好地了解 LCN-2如何参与AMD发生，为AMD的临床治疗提供潜在靶点，现报道如下。

1、LCN-2在早期AMD中的作用

1.1　LCN-2与氧化应激

氧化应激诱导的视网膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）细胞损伤在AMD的进展中起着重要作用，有研究[17]在AMD患者的供体眼视网膜以及血清中均发现了氧化应激的DNA、蛋白质和脂质生物标志物。RPE细胞是一种高度特异性的上皮细胞，具有较高的代谢水平，耗氧量较高，因此极易受到氧化应激的损伤，生理状态下RPE细胞中的线粒体可产生高水平的活性氧（reactive oxygen species， ROS）用于信号转导[18]。此外，为了满足代谢需求并防止氧化应激，RPE细胞还通过产生内源性超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化防御酶，减少自由基的氧化[19]。但是衰老、光照、吸烟、高脂肪饮食等因素会增加RPE细胞氧化应激负荷，产生过量的ROS，导致ROS的合成和清除失衡，从而损害 RPE细胞的抗氧化功能，使其对抗氧化损伤的效果降低[20]。此时，过量的ROS会产生大量的脂褐素，脂褐素的沉积最终形成了玻璃膜疣，促进了AMD的发生[3]。

目前，尚无直接证据解释LCN-2如何参与早期AMD的氧化应激。TANG W等[21]发现，光照后的视网膜中LCN-2的表达上调，通过增加ROS生成来诱导氧化应激，从而促进光感受器凋亡。另有研究[22-23]表明，LCN-2可以增强细胞对氧化应激的耐受性，达到抗氧化作用。PARMAR T等[24]发现， LCN-2在多能干细胞分化的RPE细胞中高表达，其通过诱导RPE细胞中抗氧化酶血红素加氧酶1和SOD2的表达，并抑制过氧化氢的细胞毒性作用，防止因细胞暴露于过氧化氢中产生应激，来延长细胞存活时间。但LCN-2究竟是诱导氧化应激还是具有抗氧化应激作用，目前存在争议，仍需进一步研究进行验证。

1.2　LCN-2与免疫炎症反应

免疫炎症反应是AMD发病机制中非常重要的环节之一。有研究[25-26]在AMD患者的RPE细胞中发现炎症因子显著增加，提示局部炎症是AMD的早期指标之一。还有研究[27]表明，衰老、光损伤、环境、遗传等因素可导致RPE细胞释放大量NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）、补体蛋白、白细胞介素-1β（interleukin-β，IL-1β)、IL-6、IL 12、IL-18、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等炎症因子，联合小胶质细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等炎症细胞，共同启动炎症级联反应，从而诱导RPE细胞损伤、玻璃膜疣形成和光感受器变性，促进AMD的发生发展。LCN 2主要在星形胶质细胞、小胶质细胞、中性粒细胞等炎症细胞中表达[15,28]，TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-10、IL-17、干扰素-γ （interferon-γ，IFN-γ)、脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）等促炎因子亦能诱导LCN-2的表达和分泌[29]。多项实验研究[30-32]在早期AMD模型小鼠的RPE细胞中检测出LCN-2的上调，并伴随中心粒细胞浸润、反应性胶质增生和免疫细胞浸润。GHOSH S等[33]在人类供体眼视网膜中发现，LCN-2在早期和晚期AMD中均高表达，并且通过动物以及人体试验证明丝氨酸/苏氨酸激酶/核因子κB（nuclear factor κB，NF κB）/LCN-2轴介导的炎症反应可以导致早期AMD的发生。 GHOSH S等[30]还发现III型干扰素IFN-λ通过信号转导与转录激活因子1（signal transducer and activator of transcription 1，STAT1）通路特异性上调中性粒细胞中的LCN-2，通过激活LCN-2/DAB衔接蛋白2（disabled-2，DAB2）/整合素β1信号轴触发中性粒细胞归巢到视网膜中，导致了早期AMD的发生，充分说明LCN-2的上调的参与了早期AMD发病中的免疫炎症过程。

2、LCN-2在干性AMD中的作用

2.1　LCN-2与细胞自噬

细胞自噬是一种依赖溶酶体的体内降解过程，对于维持细胞稳态至关重要。干性AMD在进展过程中，视网膜组织会不断产生视黄醛、脂褐素、受损蛋白质等毒性细胞代谢物，自噬能有效地将其清除，从而缓解干性AMD的进展。随着年龄的增长和RPE细胞的老化，溶酶体酶活性降低，抑制了 RPE细胞通过自噬消除细胞间隙中的线粒体和蛋白质聚集体，从而加速脂褐素在RPE层中积聚，并被胞吐后沉积在 RPE层和Bruch膜之间，形成玻璃膜疣，由此导致Bruch膜增厚，阻碍了营养物质、离子等在脉络膜毛细血管层和RPE层之间的跨上皮转运，最终导致RPE细胞丢失，形成地图样萎缩，加重了AMD的进展[34-35]。因此，RPE细胞自噬不足是干性AMD发生发展的重要机制之一。

研究[36-37]表明，LCN-2的表达参与自噬调控，GUPTA U 等[38]通过实验观察发现，LCN-2在干性AMD样表型的晶状体蛋白A1基因敲除小鼠的RPE细胞中高表达，其中LCN-2 同型二聚体显著增加。在生理条件下，LCN-2单体通过与自噬相关的4B半胱氨酸肽酶（autophagy related 4B cysteine peptidase，ATG4B）结合形成LCN-2-ATG4B-微管相关蛋白1 的轻链3-I（microtubule associated protein light chain 3-II， LC3-II）复合物，从而调节ATG4B活性和LC3-II脂质化。然而，LCN-2同型二聚体无法形成这种复合物，从而抑制了 ATG4B的活性，而ATG4是唯一通过ATG8的加工和解偶联来调节自噬的蛋白酶，其活性对自噬至关重要，且具有高度特异性，是开发自噬特异性抑制剂的潜在靶标[39]，因此， LCN-2同型二聚体变体的显著增加会导致自噬体加工异常和自噬通量下降。基于此，若通过抑制LCN-2同型二聚体的表达来促进RPE细胞自噬，或可缓解干性AMD的进展。

2.2　LCN-2与铁死亡

铁死亡是一种新型的铁依赖性的程序性细胞死亡途径，铁积累和脂质过氧化是诱导铁死亡的关键因素。铁是生物过程的必要组成部分之一，在视网膜中，铁主要存在于光感受器、RPE和Bruch膜中[40]。据报道[41]，随着年龄的增加， RPE、外层视网膜和脉络膜中的铁水平也会升高，铁积累会导致一系列病理反应，过量的铁引发芬顿反应(Fenton reaction)生成过量ROS。当铁水平超过细胞抗氧化能力时，异常的ROS会诱导氧化应激，损害视网膜内的DNA、蛋白质和脂质[42-43]，ROS与血浆和膜细胞器中的多不饱和脂肪酸发生芬顿反应，生成脂质过氧化物并促进脂质过氧化[44]。RPE 细胞容易受到视网膜铁积累和脂质过氧化的影响，铁的积累和脂质抗氧化剂的下降，协同加重了铁诱导的脂质过氧化，启动了铁死亡[45]。有研究[46]通过组织病理学研究证明AMD 患者RPE细胞中的铁水平较高，还报道了铁螯合剂对经过氧化氢处理的RPE细胞和AMD模型小鼠具有保护作用。这些发现表明，铁死亡在AMD进展中起重要作用。

LCN-2作为一种已知的铁螯合剂，在维持铁稳态中具有重要意义。LCN-2对儿茶酚酯等铁载体具有很强的结合亲和力，通过与铁载体结合螯合铁，形成LCN-2-铁载体-Fe3+ 的复合物，复合物与细胞相关受体结合，被吞噬进入细胞，释放其结合的铁，从而增加细胞内铁的含量[47-48]。干性AMD 中LCN-2的过表达会导致RPE细胞中的铁逐渐积累，从而启动铁死亡。除此之外，GUPTA U等[38]发现，在干性AMD模型小鼠中，RPE细胞通过激活NF-κB/STAT1通路上调LCN 2表达，降低RPE的自噬通量，从而引起铁稳态失调，自噬体加工和铁调控的改变又通过环磷酸鸟苷-腺苷酸合成酶（cyclic GMP-AMP synthase，cGAS）干扰素刺激基因 1 （stimulator of interferon gene-1，STING1）通路触发炎性小体激活，铁积累和炎症小体激活诱导了RPE的氧化应激和脂质过氧化，一系列级联反应最终导致RPE细胞铁死亡的发生。

3、LCN-2在湿性AMD中的作用

黄斑区脉络膜新生血管（choroidal neovascularization， CNV）是湿性AMD的主要表现，也是引起视力损害最主要的病理特征。CNV的形成是一个多因子、多细胞共同协作的复杂过程，其中促血管生成因子起到非常重要的作用，VEGF 的作用居于首位[49]。研究[50]发现，LCN-2在湿性AMD患者的血浆中高表达，而且LCN-2的高表达有助于湿性AMD黄斑纤维化的发展。赵栗[51]通过缺氧RPE细胞模型和激光诱导CNV小鼠模型探讨LCN-2与CNV形成的关系，结果表明缺氧RPE细胞模型中沉默信息调节因子1（silent information regulator 1，SIRT1）通过盒转录因子9（SRY-box transcription factor 9，Sox9）去乙酰化升高LCN-2表达，LCN-2进一步诱导 VEGF、TNF-α和IL-6的表达，降低RPE细胞活性，促进细胞凋亡，最终诱导新生血管生成，并且LCN-2的表达还可以增加激光诱导CNV模型小鼠的CNV面积。由此说明LCN-2可以通过促血管生成来诱导CNV的形成。

4、小结

目前，LCN-2已经成为预测癌症、心血管疾病、脑卒中等多种疾病发生的生物标志物，并且可以通过干扰RNA、中和抗体和基因编辑靶向作用于LCN-2，从而进行癌症治疗[14]，但关于靶向调控LCN-2治疗AMD暂无相关报道。本文总结了LCN-2的高表达通过不同的信号通路参与AMD的炎症免疫、自噬、铁死亡以及血管生成机制，发现或可通过阻断相应的信号通路，来抑制LCN-2的表达，或用特异性中和抗体、基因沉默靶向作用LCN-2作为延缓AMD进展的治疗方案。 GUPTA U等[38]已经在干性AMD模型小鼠中发现，靶向LCN 2的单克隆抗体可恢复RPE细胞自噬功能，减少炎症小体活化和脂质过氧化，并恢复视网膜功能，为寻找治疗AMD的新疗法提供了思路，其潜在价值值得进一步研究和挖掘。

参考文献:

[4]王漫峤,邵彦,李筱荣.藏花醛治疗干性年龄相关性黄斑变性机制的研究进展[J].中国中医眼科杂志,2024,34(3):275-279.

[5]肖采尹,巢国俊,杨海静,等.基于CiteSpace的年龄相关性黄斑变性发病机制的可视化分析[J].中国中医眼科杂志,2023,33(5): 429-436.

[7]中华医学会眼科学分会眼底病学组,中国医师协会眼科医师分会眼底病学组. 中国年龄相关性黄斑变性临床诊疗指南(2023 年)[J].中华眼科杂志,2023,59(5):347-366.

基金资助:国家自然科学基金项目(82174442);

文章来源:王继芳,梁凤鸣.脂质运载蛋白-2在年龄相关性黄斑变性中的研究进展[J].中国中医眼科杂志,2025,35(02):181-184+200.