Фрагменты фактора PEDF могут затормозить возрастное ухудшение зрения

Ученые из Аргентины и США исследовали влияние на клетки сетчатки многофункционального белка PEDF (серпина F1), а также его фрагментов. Выяснилось, что при добавлении PEDF понижается доля нейронов, уходящих в апоптоз, активируется дифференцировка фоторецепторов и амакриновых нейронов. При этом 44-мерный и 17-мерный фрагменты белка обладали такой же или лучшей активностью.


Изображение:

Белок PEDF и его функционально кативные пептиды.
Credit:
Lesley Earl, NEI | Пресс-релиз

У пожилых людей нередко ухудшается зрение. Одной из причин может быть снижение количества серпина F1, он же фактор пигментного эпителия (PEDF, pigment epithelium-derived factor). При этом развиваются дегенеративные болезни сетчатки: пигментный ретинит, возрастная макулярная дегенерация (потеря способности видеть объекты в центре поля зрения). PEDF активирует свой рецептор — PEDF-R, который обладает ферментативной активностью и высвобождает из фосфолипидов докозагексаеновую кислоту (DHA), которая защищает фоторецепторы сетчатки от окислительного стресса. Ингибирование PEDF-R приводит к гибели фоторецепторов и других клеток сетчатки.

Исследования воздействия PEDF на фоторецепторы, как правило, проводятся in vivo. Однако количество и сложность реакций в сетчатке не позволяют проследить конкретные клеточные и биохимические изменения, вызванные PEDF. Группа ученых из США и Аргентины изучила влияние PEDF и его фрагментов на нейроны глаза in vitro.

PEDF — секретируемый гликопротеин, относится к надсемейству ингибиторов сериновых протеаз (серпинов). Это многофункциональный белок, вовлеченный в различные клинические состояния, но открыли его именно при изучении дифференцировки клеток глаза. Пигментный эпителий сетчатки глаза секретирует PEDF, он накапливается в межклеточном матриксе, отвечает за выживание фоторецепторов, а также препятствует прорастанию капилляров в фоторецепторный слой. Известно, что антиангиогенная активность PEDF обусловлена его участком длиной в 34 аминокислоты (с 44-й по 77-ю), а нейротрофная активность — примыкающим к нему участком длиной в 44 аминокислоты (с 78-й по 121-ю). Кроме того, было показано, что даже более короткий 17-мерный фрагмент внутри него (98–115) воспроизводит нейротрофные свойства полноразмерного белка.

Ранее авторы создали первичные культуры очищенных нейронов из глаз новорожденных крыс, обогащенных фоторецепторами, а также амакриновыми нейронами, которые участвуют в передаче сигналов от фоторецепторов в мозг. Они наблюдали воздействие на культуру различных факторов, в частности, DHA предотвращала апоптоз фоторецепторов и способствовала их дифференцировке. В новой работе они исследовали эффекты PEDF и его функционально значимых участков.

Ученые установили, что PEDF и пептиды, соответствующие его нейротрофным фрагментам — 44-мерный и 17-мерный — предотвращают апоптоз нейронов сетчатки и повреждения ДНК. При этом 44-мерные и 17-мерные пептиды действуют путем связывания с рецептором белка (PEDF-R) на поверхности нейронов.

На ранних стадиях апоптоза фосфатидилсерин в мембране клетки перемещается из внутреннего слоя в наружный; такие клетки поглощаются фагоцитами. Поэтому фосфатидилсерин в наружном слое — маркер апоптоза. Доля таких клеток снижалась после обработки PEDF. Это позволило авторам предположить, что он ингибирует ранние события апоптоза. Также в этих клетках были мене выражены повреждения митохондрий.

Авторы обнаружили, что PEDF стимулирует амакриновые клетки к формированию аксонов и что 44-мер и 17-мер были по крайней мере так же эффективны, если не лучше, чем нативный белок.

Ученые также изучили влияние PEDF на локализацию родопсина в клетках. На ранних стадиях дифференциации родопсин-подобные фоторецепторы обнаруживаются как в теле клетки, так и в аксонах. В процессе развития родопсин постепенно исчезает из аксонов, остается только в теле клетки и перемещается на апикальный конец. Добавление PEDF значительно увеличило процент клеток, содержащих родопсин на апикальном конце. Подобный эффект наблюдался и при добавлении 44-мера и 17-мера.

Таким образом, и полноразмерный белок PEDF человека, и его 44-мерные и 17-мерные пептиды предотвращают гибель клеток и способствуют дифференцировке как фоторецепторов, так и амакриновых нейронов крысы in vitro. Интересно, что наблюдаемые эффекты оказались сходными с эффектами DHA. Возможно, эти пептиды удастся использовать для создания лекарств против возрастной потери зрения.

Источник

Germán Michelis, et al. // Pigment Epithelium-derived Factor (PEDF) and Derived Peptides Promote Survival and Differentiation of Photoreceptors and Induce Neurite-outgrowth in Amacrine Neurons. // Neurology, published online June 16, 2021, DOI:  10.1111/jnc.15454

Препринт на bioRxiv

Добавить в избранное

Вам будет интересно