3D Model Human Eye Anatomy

Scientists Find That the Loss of a “Youth” Protein Could Drive Aging

La perte du facteur dérivé de l’épithélium pigmentaire protéique, selon l’étude, est un moteur des changements liés à l’âge dans la rétine.

Les souris sans protéine protectrice dans leurs yeux présentent des symptômes similaires à la dégénérescence maculaire liée à l’âge.

Selon une étude récente du National Eye Institute (NEI) chez la souris, la perte du facteur dérivé de l’épithélium pigmentaire protéique (PEDF), qui protège les cellules de soutien de la rétine, peut favoriser les modifications rétiniennes liées à l’âge.

Les maladies de la rétine liées à l’âge, telles que la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA), peuvent entraîner la cécité, car la rétine est le tissu sensible à la lumière à l’arrière de l’œil. Les nouvelles informations pourraient aider à développer des médicaments pour arrêter la DMLA et d’autres conditions de vieillissement rétinien. La recherche a été publiée dans le Journal international des sciences moléculaires. NEI fait partie des National Institutes of Health.

“Les gens ont appelé PEDF la protéine” juvénile “car elle est abondante dans les jeunes rétines, mais elle diminue avec le vieillissement”, a déclaré Patricia Becerra, Ph.D., chef de la section Structure et fonction des protéines NEI et auteur principal de l’étude. . “Cette étude a montré pour la première fois que le simple retrait de PEDF conduit à une série de changements génétiques qui imitent le vieillissement de la rétine.”

La rétine est composée de couches de cellules qui travaillent ensemble pour reconnaître et interpréter les signaux lumineux, que le cerveau utilise pour produire la vision. Les photorécepteurs photosensibles de la rétine sont situés au-dessus d’une couche de cellules de soutien appelée épithélium pigmentaire rétinien (RPE). Lorsque les photorécepteurs détectent de la lumière, le RPE les nourrit et recycle les “segments externes”, qui s’usent et leurs pointes se détachent à chaque fois que les photorécepteurs détectent de la lumière.

Serpine1 lipide

Les RPE des souris knock-out Serpin1 accumulent plus de lipides que les souris de type sauvage. Microscopie confocale à super résolution de tissu RPE de souris de type sauvage (en haut) et de souris knock-out Serpin1 (en bas). Les images détaillées sur la droite sont des régions agrandies du tissu RPE sur la gauche (zone carrée pointillée). Les limites cellulaires du RPE se colorent en rouge et les lipides accumulés se colorent en vert. Crédit : Ivan Rebustini, NEI

Les cellules photoréceptrices perdent la capacité de créer de nouveaux segments et perdent par la suite la capacité de détecter la lumière si le RPE ne peut pas leur renvoyer les composants recyclés des extrémités des segments externes plus anciens. Et sans les nutriments fournis par le RPE, les photorécepteurs meurent. La sénescence (vieillissement) ou la mort des cellules RPE dans la rétine entraîne une perte de vision chez les personnes atteintes de DMLA ou de certains types de dystrophies rétiniennes.

Des recherches antérieures menées par l’équipe de Becerra et d’autres groupes ont montré que le PEDF protège les cellules rétiniennes, les protégeant contre les dommages cellulaires et la croissance anormale des vaisseaux sanguins dans la rétine. Les cellules RPE produisent et sécrètent la protéine PEDF. La protéine se lie alors à son récepteur, PEDF-R, qui est également exprimé sur les cellules RPE. La liaison de PEDF stimule PEDF-R pour décomposer les molécules lipidiques, composants clés des membranes cellulaires qui renferment les segments externes des photorécepteurs et d’autres compartiments cellulaires.

Cette étape de décomposition est un élément clé du processus de recyclage du segment externe. Et bien que les chercheurs savaient que les niveaux de PEDF diminuaient dans la rétine au cours du processus de vieillissement, il n’était pas clair si cette perte de PEDF provoquait ou était simplement corrélée à des changements liés à l’âge dans la rétine.

Pour examiner le rôle de PEDF dans la rétine, Becerra et ses collègues ont étudié un modèle de souris dépourvu du gène PEDF (Serpin1). Les chercheurs ont examiné la structure cellulaire de la rétine dans le modèle de souris et ont découvert que les noyaux des cellules RPE étaient agrandis, ce qui peut indiquer des changements dans la façon dont les cellules

ADN
L’ADN, ou acide désoxyribonucléique, est une molécule composée de deux longues chaînes de nucléotides qui s’enroulent l’une autour de l’autre pour former une double hélice. C’est le matériel héréditaire des humains et de presque tous les autres organismes qui porte les instructions génétiques pour le développement, la fonction, la croissance et la reproduction. Presque toutes les cellules du corps d’une personne ont le même ADN. La majeure partie de l’ADN se trouve dans le noyau de la cellule (où il est appelé ADN nucléaire), mais une petite quantité d’ADN peut également être trouvée dans les mitochondries (où il est appelé ADN mitochondrial ou ADNmt).

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The RPE cells also had turned on four genes associated with aging and cellular senescence, and levels of the PEDF receptor were significantly below normal. Finally, unprocessed lipids and other photoreceptor outer segment components had accumulated in the RPE layer of the retina. Similar changes in gene expression and defects in RPE metabolism are found in the aging retina.

“One of the most striking things was this reduction in the PEDF receptor on the surface of the RPE cells in the mouse lacking the PEDF protein,” said the study’s lead author, Ivan Rebustini, Ph.D., a staff scientist in Becerra’s lab. “It seems there’s some sort of feedback-loop involving PEDF that maintains the levels of PEDF-R and lipid metabolism in the RPE.”

While at first glance, the retinas of these PEDF-negative mice appear normal, these new findings suggest that PEDF is playing a protective role that helps the retina weather trauma and aging-related wear and tear.

“We always wondered if loss of PEDF was driven by aging, or was driving aging,” said Becerra. “This study, especially with the clear link to altered lipid metabolism and gene expression, indicates the loss of PEDF is a driver of aging-related changes in the retina.”

Reference: “PEDF Deletion Induces Senescence and Defects in Phagocytosis in the RPE” by Ivan T. Rebustini, Susan E. Crawford and S. Patricia Becerra, 13 July 2022, International Journal of Molecular Sciences.
DOI: 10.3390/ijms23147745

The study was funded by the National Eye Institute.

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