Le ciblage de l'axe cochline/SFRP1/CaMKII dans le pôle oculaire postérieur prévient la progression de la myopie non pathologique

Biologie des communications volume 6, Numéro d'article : 884 (2023) Citer cet article

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La myopie est un problème majeur de santé publique. Cependant, les modalités interventionnelles pour la myopie non pathologique sont limitées en raison de sa pathogénie compliquée et du manque de cibles précises. Nous montrons ici que dans les modèles de myopie privée de forme (FDM) et de myopie induite par le cristallin (LIM) chez le cobaye, l'initiation précoce, la corrélation phénotypique et le maintien stable de la régulation positive de la protéine cochline à l'interface entre les photorécepteurs rétiniens et l'épithélium pigmentaire rétinien ( RPE) est identifié par une analyse protéomique des tissus du pôle postérieur oculaire. Ensuite, une analyse par micropuce révèle que la cochline régule positivement l’expression du gène sécrété de la protéine 1 frizzled-connexe (SFRP1) dans les cellules RPE humaines. De plus, SFRP-1 élève la concentration intracellulaire de Ca2+ et active la signalisation Ca2+/protéine kinase II dépendante de la calmoduline (CaMKII) dans une lignée cellulaire endothéliale vasculaire choroïdienne simienne, et provoque un dysfonctionnement des cellules endothéliales vasculaires. De plus, l'inactivation génétique du gène cochlin et le blocage pharmacologique de SFRP1 annulent la perfusion sanguine choroïdienne réduite et empêchent la progression de la myopie dans le modèle FDM. Collectivement, cette étude identifie un nouvel axe de signalisation qui pourrait impliquer la cochline dans la rétine, SFRP1 dans le RPE et CaMKII dans les cellules endothéliales vasculaires choroïdiennes et contribuer à la pathogenèse de la myopie non pathologique, impliquant le potentiel de la cochline et de SFRP1 en tant que cibles interventionnelles pour la myopie.

La myopie est devenue un problème majeur de santé publique, notamment chez les enfants et les adolescents. En Asie, la prévalence de la myopie juvénile est de 80 à 90 %, parmi laquelle la myopie élevée (HM, erreurs de réfraction >−6,00 dioptries) représente 10 à 20 %1. De plus, près de 50 % de la population mondiale devrait souffrir de myopie d'ici 2050, dont 10 % de myopie élevée2. Sans contrôle efficace, la myopie évoluera rapidement vers l'HM, ce qui peut provoquer des lésions pathologiques irréversibles au niveau du fond d'œil3 ; si cela se produit, la myopie est appelée myopie pathologique (PM). Bien que des médicaments et des procédures chirurgicales soient disponibles pour lutter contre les PM, leurs effets thérapeutiques restent insatisfaisants, en partie à cause de la nature irréversible des pathologies associées aux PM, de sorte que les patients atteints de PM souffrent de graves déficiences visuelles, voire de cécité légale4. Étant donné que la PM évolue à partir d'une myopie non pathologique et que la plupart des myopies juvéniles appartiennent à la myopie non pathologique5, il serait important de trouver des modalités d'intervention pour ralentir ou arrêter la progression de la myopie non pathologique, en particulier chez les enfants et les adolescents dont la vision peut être récupérée par chirurgie réfractive après la croissance. si aucune pathologie irréversible ne se forme dans le fond d'œil. Cependant, les modalités d'intervention actuelles pour la myopie non pathologique, telles que le port de lunettes6 ou de lentilles d'orthokératologie7, l'administration de faibles doses d'atropine8 et les chirurgies réfractives au laser9, sont essentiellement des traitements symptomatiques, avec la possibilité d'entraîner des effets secondaires. Ce scénario indique la complexité de la pathogenèse de la myopie et le manque actuel de cibles moléculaires précises pour l'intervention myope.

Sur la base de plusieurs théories, telles que les théories du contrôle local rétinien10, de la défocalisation11 et de l'hypoxie sclérale12, qui ont été proposées pour la pathogenèse de la myopie, ainsi que des observations cliniques de jeunes sujets atteints de myopie non pathologique13, les chercheurs dans le domaine ont commencé à se rendre compte que les images floues dans le la rétine et la diminution de la perfusion sanguine dans les vaisseaux choroïdiens sont essentielles à l'incidence de la myopie non pathologique14,15. Cependant, l’axe de signalisation qui répond aux images floues dans la rétine et conduit ensuite à une perfusion sanguine choroïdienne réduite reste inconnu. Pour vérifier cet axe de signalisation, nous avons analysé les tissus du pôle postérieur oculaire de modèles de myopie induite par la lentille de cobaye (LIM) et de myopie privée de forme (FDM) en utilisant la protéomique à haut débit, et identifié la cochline, la molécule protéique présentant la régulation positive la plus spectaculaire. et la plus grande signification statistique. Cochlin est une protéine de matrice extracellulaire sécrétoire (ECM) codée par le gène COCH et contient 550 acides aminés16. Bhattacharya et ses collègues ont rapporté que cette protéine ECM présentait une régulation positive en fonction du temps dans le réseau trabéculaire (TM) d'un modèle murin de glaucome chronique17 et de patients atteints de glaucome primitif à angle ouvert18, entraînant des dépôts de cochline liés à l'âge et une diminution du collagène dans le MT18. Ces rapports indiquent le pouvoir pathogène possible de la cochline dans les maladies oculaires. De plus, nos résultats immunohistochimiques ont révélé sa localisation dans les photorécepteurs rétiniens et sa proximité avec l'épithélium pigmentaire rétinien (RPE) ; par conséquent, nous pensons que la cochline pourrait servir de signal moléculaire rétinien en réponse à l'image floue détectée par les photorécepteurs et relayer les informations myopigéniques au RPE.

0.05, Fig. 1a). At 2 w, 4 w, and 6 w following FDM induction, the right eye refraction in the FDM group was decreased 110.17%, 170.62%, and 211.14%, respectively, compared to that before induction, showing a trend of time-dependent reduction (Fig. 1a). Furthermore, the right eye refraction in the FDM group was significantly decreased in comparison to that of normal controls at each time point (all P < 0.01, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1a). On the other hand, the changes in axial length (AL) paralleled those in refraction in this myopia model, demonstrating a time-dependent AL elongation (all P < 0.001, for FDM group, 0 w vs 2 w, 0 w vs 4 w, 0 w vs 6 w, Fig. 1c) and a greater AL in myopic animals than normal animals (all P < 0.001, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1c). In contrast, the corneal curvature of the right eye did not change significantly at any time point following FDM induction (all P > 0.05, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1e)./p> 1) was set as the only criterion for differentially expressed genes (DEGs). Compared to the normal controls, 114 and 147 DEGs were identified in the FDM and LIM groups, respectively, whereas 112 DEGs were found when the 2 myopic groups were compared with each other (Fig. 2a). Thereafter, both fold change and statistical significance (log2 |fold change|> 1 and P < 0.05) were set as the criteria, and the expression patterns of the top 25 DEGs were displayed by a heatmap of hierarchical clustering analysis (Fig. 2b). Moreover, volcano plots showed 38 DEGs between the LIM and normal groups, among which 24 were upregulated and 14 were downregulated (Fig. 2c); 26 DEGs between the FDM and normal groups, of which 23 were upregulated and 3 were downregulated (Fig. 2d); and 38 DEGs between the LIM and FDM groups, of which 16 were upregulated and 22 were downregulated (Fig. 2e). It is worth mentioning that the Coch gene, encoding the cochlin protein, ranked 1st among the top 10 DEGs between the FDM and normal groups, with its protein abundance in FDM being 3.78-fold greater than that in normal controls (Supplementary Table 1). In addition, cochlin protein expression was also upregulated in the LIM model compared with normal controls (Fig. 2c), and its trend of expression paralleled the myopia severity among the experimental groups (Figs. 1a, b and 2c, d). Therefore, cochlin was selected as the potential molecular cue in the retina for expression validation./p> 0.05, Normal vs SFRP-1 + WAY, Normal vs SFRP-1 + Wnt3a, Fig. 5d, e) but not by DMSO and PBS (both P < 0.05, normal vs SFRP-1 + DMSO, normal vs SFRP-1 + PBS; SFRP-1 + WAY vs SFRP-1 + DMSO; P < 0.001, SFRP-1 + Wnt3a vs SFRP-1 + PBS, Fig. 5d, e). The CM of cochlin-treated ARPE-19 cells had comparable effects on RF-6A cells (Supplementary Fig. 3d, e)./p>

0.05, FDM vs shRNA, FDM vs WAY 316606 for 1 w, Fig. 6b). At 6 w following the induction, compared to the normal controls, the AL in the FDM group extended 102.71% (P < 0.001, FDM vs NOR for 6 w, Fig. 6b), which was precluded by intravitreal administration of either the shRNA or WAY 316606 (P < 0.05, FDM vs shRNA, FDM vs WAY 316606 for 6 w, Fig. 6b). When the bilateral AL differences were used for analysis, the trends and statistical significance among the experimental groups were comparable to those using the data of the right eyes (Fig. 6d)./p> 0.05, FDM vs Scr at 1 w and 6 w, FDM vs DMSO at 1 w and 6 w; P < 0.01, shRNA vs Scr at 1 w; all P < 0.001, shRNA vs Scr at 6 w, WAY vs DMSO at 1 w and 6 w; Fig. 6g, h)./p> 0.05, Fig. 7h, l)./p>

1./p>