AQP5缺乏通过Nrf2_SLC7A11_GPX4信号通路促进晶状体上皮细胞铁死亡的机制研究.pdf

AQP5缺乏通过Nrf2/SLC7A11/GPX4信号通路促进晶状体上皮细胞铁死

亡的机制研究

摘要

目的白内障是一种常见的致盲性眼病，其中年龄相关性白内障最常见。水通道蛋白

5（aquaporin5，AQP5）在人和小鼠的晶状体中都有表达，在维持晶状体透明性中发

挥着重要作用。本研究旨在探讨AQP5是否参与晶状体上皮细胞铁死亡及在其中的

作用。

−/−

方法利用CRISPR/Cas9技术构建Aqp5基因敲除（Aqp5）小鼠，同月龄的野生

+/++/+−/−

型（Aqp5）小鼠作为对照进行实验。对Aqp5和Aqp5小鼠的晶状体上皮细胞

进行分离、培养和鉴定。使用MitoSOX检测线粒体ROS（mtROS）水平；使用JC-

1检测线粒体膜电位；使用MitoTrackerRedCMXRos检测线粒体膜活性。用

BODIPY™581/591C11和MitoPeDPP分别检测细胞和线粒体的脂质过氧化物；用

FerroOrange和Mito-FerroGreen分别检测细胞和线粒体的Fe2+；用线粒体通透性转

换孔（mPTP）检测试剂盒检测mPTP的开放程度。用蛋白免疫印迹和免疫荧光染色

检测铁死亡相关蛋白（Nrf2、SLC7A11、SLC3A2和GPX4）的表达。用碳酸酐酶抑

制剂乙酰唑胺（Acetazolamide，AZ）、铁死亡抑制剂Ferrostatin-1（Fer-1）、Nrf2

激活剂Artemisitene（AT）和线粒体靶向抗氧化剂Mito-TEMPO（MT）分别对人

晶状体上皮细胞系SRA01/04进行处理，探索AQP5影响晶状体上皮细胞铁死亡的

通路及可能进行干预的靶点。

+/+−/−

结果（1）CRYAA在Aqp5和Aqp5小鼠原代晶状体上皮细胞中均有表达。Aqp5

+/+−/−

在Aqp5小鼠原代晶状体上皮细胞胞膜和胞浆中有大量表达，而在Aqp5小鼠原

代晶状体上皮细胞中几乎没有表达。

+/+−/−

（2）与同月龄的Aqp5小鼠相比，Aqp5小鼠原代晶状体上皮细胞中mtROS增

+/+−/−

加，线粒体膜电位降低，线粒体膜活性降低。经过HO诱导后，Aqp5和Aqp5

22

小鼠的两组细胞间，以上三个指标的组间差异更大。

（3）SRA01/04细胞经AZ处理后，细胞和线粒体的脂质过氧化物增多和Fe2+积累，

发生线粒体功能障碍。

（4）AZ处理通过Nrf2/SLC7A11/GPX4通路促进SRA01/04细胞发生铁死亡。

（5）Fer-1改善AZ处理的SRA01/04细胞的线粒体功能障碍，减少其线粒体脂质过

氧化物增加和Fe2+积累，减轻其铁死亡水平。

（6）AT改善AZ处理的SRA01/04细胞的线粒体功能障碍，减少其线粒体脂质过氧

化物增加和Fe2+积累，减轻其铁死亡水平。

（7）MT改善AZ处理的SRA01/04细胞的线粒体功能障碍，减少其线粒体脂质过

氧化物增加和Fe2+积累，减轻其铁死亡水平。

−/−

结论Aqp5小鼠晶状体上皮细胞内线粒体功能存在障碍；并且经HO诱导后，