PBA分析高度近视白内障囊膜EVs 揭示巨噬细胞的参与及与AQP1的关联

作者：中国工程院院士范先群院士团队

期刊：VIEW（IF9.7）

发表时间：2024年12月27日

DOI:10.1002/VIW.20240140

研究背景

临床问题

高度近视是致盲主因，白内障是其常见并发症，但其分子机制不明。

科学假设

基于晶状体囊膜在晶状体代谢中的关键作用，提出晶状体囊膜来源的细胞外囊泡（Ti-EVs）可能通过调控免疫微环境（如巨噬细胞）和AQP1蛋白功能，驱动高度近视性白内障（HMC）的发展。

现有研究缺

•Ti-EVs在眼病中研究较少，且白内障中EVs的功能尚不明确•AQP1是晶状体水转运关键蛋白，但其与EVs的关联及在HMC中的作用未被探索

研究方法

样本采集、EV提纯、表征

lTEM:两组样本的EV均呈现杯状结构，无明显差异。lnFCM：两组EVs的颗粒大小分布范围均为50-150纳米，且浓度无显著差异。l特异性标志物检测：两组样本均存在这些四跨膜蛋白（CD9、CD81、CD63）阳性EV亚群，其中CD63阳性亚群具有代表性分布。

以上结果共同证实，实验中成功从晶状体囊膜组织中分离出符合EV特征的颗粒，且两组样本的EV基本特性一致。

免疫细胞源性EVs在高度近视性白内障发病中的作用

l差异表达蛋白：HMC组：13种蛋白（如ABCG2、ERBB2、CD86）可能参与高危病理进程。ARC组：8种蛋白与对照组更相关。l亚群分析：得到65个亚群，根据其特征蛋白及功能合并整合为7个功能亚群：粘附、AQP1、免疫、溶酶体、代谢、信号转导和SLC12A1&SLC12A3l免疫亚群占比最高：为白内障Ti-EVs的主要功能类型l溶酶体亚群在HMC中更显著：提示溶酶体相关功能可能在高度近视性白内障中发挥关键作用。lRo/e值分析：溶酶体、AQP1、免疫等簇在HMC中的Ro/e值显著更高，表明这些亚群可能是疾病进展的潜在驱动因素。

巨噬细胞来源EVs与AQP1协同促进HMC的发生发展

潜在病理通路：

根据以上结论推测巨噬细胞EVs可能通过激活炎症（如IL-6等因子）与AQP1介导的水渗透异常共同导致晶状体氧化损伤和蛋白质聚集

l免疫EV亚群的分布与功能

UMAP图谱（图A）显示，免疫相关Ti-EVs主要分为巨噬细胞、T细胞、HAVCR1及其他亚群。其中，巨噬细胞来源的EVs表达CD68、MRC1、CD80等标志性蛋白（图B）。

功能分析表明，T细胞相关EVs通过整合素介导的细胞黏附通路发挥作用，而巨噬细胞亚群则与M1型巨噬细胞免疫应答相关（图C）。

l高近视白内障的免疫EV特征

巨噬细胞来源的EVs在高近视白内障中丰度显著升高（图D-F），其Ro/e值（群体特异性比例）明显高于对照组（图F）。

AQP1簇与巨噬细胞EVs的强相关性（R=0.680,p=0.004）（图I-J），提示二者可能通过相互作用参与疾病进展。

l协同机制分析ü通过贝叶斯解卷积技术（BayesPrism）发现，巨噬细胞EVs与AQP1簇的共现性在高近视样本中更为显著（图I）。üAQP1在巨噬细胞亚群（尤其是“眼形态发生簇”）中表达上调（图未直接展示），表明巨噬细胞可能通过调控AQP1介导的离子/水转运，影响晶状体微环境，从而促进白内障发展。

巨噬细胞源性EVs通过调控眼形态发生途径促进高度近视性白内障的发展

AQP1在巨噬细胞源性EVs中通过与眼形态发生亚群协同推动白内障发展

l巨噬细胞源性EVs的亚群分类：分为9个功能亚群，包括与眼形态发生、细胞杀伤、黏附、T细胞分化相关的亚群。l功能定位：ü眼形态发生亚群：高表达HAVCR1、CPM、MRC1等蛋白，可能通过调控晶状体上皮细胞的形态变化影响白内障形成。ü细胞杀伤亚群：与CDH15、PCDH1、MICA等蛋白相关，可能介导晶状体微环境中的氧化应激或炎症反应。l病理特异性分布：与ARC相比，眼形态发生、细胞杀伤等亚群的相对分布比例（Ro/e值）在HMC中显著升高，提示它们在病理进程中的关键作用。lAQP1与巨噬细胞亚群的相关性：

AQP1的蛋白表达在巨噬细胞源性EVs的“眼形态发生亚群”中显著富集，与同亚群的其他功能蛋白（如ITGAV、ITGB1）高度共表达。

去卷积分析显示，眼形态发生亚群与AQP1功能簇之间存在强相关性（

），表明两者在病理中存在协同作用。

l协同机制：

AQP1可能通过调控晶状体上皮细胞的水分和离子平衡，加剧细胞肿胀或通透性改变。

巨噬细胞通过释放AQP1阳性EVs，在眼形态发生通路中与其他信号分子（如黏附蛋白）配合，共同推动晶状体混浊化。

研究结论

本研究通过单囊泡蛋白质分析技术（PBA），对高度近视白内障和年龄相关性白内障患者的晶状体囊膜源性细胞外囊泡（Ti-EVs）进行了分析，发现高度近视白内障中巨噬细胞源性Ti-EVs的丰度显著增加，并与水通道蛋白1（AQP1）亚群呈强相关性。研究结果表明，巨噬细胞源性Ti-EVs和AQP1可能通过协同作用推动高度近视白内障的进展，尤其是在眼部形态发生和细胞杀伤相关亚群中表现更为明显。这些发现为理解高度近视白内障的发病机制提供了新的视角，并为开发新的治疗策略奠定了基础。