Lo stress ossidativo influisce in modo differenziale sulla secrezione apicale e basolaterale di fattori angiogenici dalle iPSC umane

Aug 23, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 12694 (2022) Citare questo articolo

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L'epitelio pigmentato retinico (RPE) è un monostrato polarizzato che secerne fattori di crescita e citochine verso la retina apicalmente e la coroide basolateralmente. Numerose proteine ​​secrete dall'RPE sono state collegate alla patogenesi della degenerazione maculare legata all'età (AMD). Lo scopo di questo studio era di determinare il secretoma differenziale apicale e basolaterale delle cellule RPE e gli effetti dello stress ossidativo sulla secrezione direzionale delle proteine ​​legate all'AMD e all'angiogenesi. La spettrometria di tag di massa tandem è stata utilizzata per profilare le proteine ​​nei mezzi condizionati apicali e basolaterali iPSC-RPE umani. I cambiamenti nella secrezione dopo lo stress ossidativo indotto da H2O2 o tert-butil idroperossido (tBH) sono stati studiati mediante ELISA e analisi western. Delle 926 proteine ​​differenzialmente secrete, 890 (96%) erano più apicali. Lo stress ossidativo ha alterato la secrezione di molteplici fattori implicati nell'AMD e nella neovascolarizzazione e ha promosso un microambiente pro-angiogenico aumentando la secrezione di molecole pro-angiogeniche (VEGF, PTN e CRYAB) e diminuendo la secrezione di molecole anti-angiogeniche (PEDF e CFH ). La secrezione apicale è stata influenzata maggiormente rispetto a quella basolaterale per PEDF, CRYAB e CFH, mentre la secrezione basolaterale è stata influenzata maggiormente per VEGF, il che potrebbe avere implicazioni per la neovascolarizzazione coroideale. Questo studio getta le basi per le indagini sulla secrezione disfunzionale della proteina polarizzata RPE nell'AMD e in altri disturbi degenerativi corioretinici.

Nonostante i progressi nelle terapie, l’AMD rimane la principale causa di cecità negli Stati Uniti negli adulti di età superiore a 651 anni. Sebbene i meccanismi patogenetici primari dell’AMD siano dibattuti, la malattia è caratterizzata a livello cellulare da disfunzione dell’RPE e stress metabolico, accumulo di depositi sub-RPE, morte dei fotorecettori sovrastanti e morte delle cellule endoteliali coroidali sottostanti e conseguente assottigliamento della coroide. L'epitelio pigmentato retinico (RPE) è un prolifico secretore di fattori di crescita e citochine in modo polarizzato verso i fotorecettori sul lato apicale e il sistema vascolare coroideale sul lato basolaterale. Disturbi nella secrezione della proteina direzionale RPE sono stati implicati nella degenerazione corioretinica, inclusa l'AMD2. Questi studi precedenti mostrano che le cellule RPE secernono il fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF), che promuove l'angiogenesi, verso la coroide, e il fattore derivato dall'epitelio pigmentato (PEDF), che inibisce l'angiogenesi, verso i fotorecettori3. Anche altre proteine ​​con alleli a rischio AMD, come il fattore del complemento H e la fibulina 5, vengono secrete direzionalmente dalle cellule RPE2,4. Inoltre, l'RPE dimostra la secrezione direzionale delle proteine ​​codificate dai geni della malattia mendeliana, come TIMP3 ed EFEMP1, che causano rispettivamente la distrofia maculare di Sorsby e la distrofia maculare a nido d'ape di Doyne5,6.

Il secretoma polarizzato delle cellule RPE non è stato completamente documentato e non si sa quali ulteriori proteine ​​secrete dall'RPE possano avere un impatto sulla salute della retina e della coroide. Molti studi precedenti sul secretoma RPE hanno utilizzato colture cellulari convenzionali su pozzetti di plastica e quindi hanno studiato solo terreni condizionati apicali e non hanno catturato proteine ​​basolaterali secrete, che possono avere un impatto sia sulla neovascolarizzazione coroidale che sulla degenerazione coroidale nell'atrofia geografica7,8,9. Studi più recenti hanno studiato sia la secrezione proteica apicale che quella basolaterale, poiché la comprensione del secretoma polarizzato differenziale delle cellule RPE è fondamentale per le indagini sulla secrezione proteica disfunzionale nell'AMD e in altre malattie degenerative corioretiniche10,11. Lo scopo di questo studio è quello di indagare ulteriormente la secrezione direzionale delle proteine ​​RPE e il modo in cui lo stress ossidativo può influire sulla secrezione polarizzata di proteine ​​importanti nell'AMD. Una linea RPE derivata da cellule staminali pluripotenti indotte umane (iPSC) è stata coltivata su supporti permeabili, consentendo la valutazione sia del profilo apicale che basolaterale delle proteine ​​secrete, concentrandosi specificamente su quelle proteine ​​note per funzionare a livello extracellulare e quindi potenzialmente in grado di incidere sui fotorecettori adiacenti e sulla coroide. vascolarizzazione. Utilizzando modelli di stress ossidativo H2O2 e tert-butil idroperossido (tBH), dimostriamo cambiamenti nella secrezione direzionale delle proteine ​​RPE che potrebbero contribuire alla neovascolarizzazione.