STM丨靶向多不饱和脂肪酸代谢改善衰老相关视力下降——ELOVL2产物24:5(n-3)在小鼠视网膜中的功能研究

摘要：随着全球人口老龄化，年龄相关视力下降及黄斑变性（Age-related Macular Degeneration, AMD）已成为主要视力障碍原因之一。视网膜作为关键感光器官，其功能依赖复杂的脂质组成，尤其是多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated Fa

随着全球人口老龄化，年龄相关视力下降及黄斑变性（Age-related Macular Degeneration, AMD）已成为主要视力障碍原因之一。视网膜作为关键感光器官，其功能依赖复杂的脂质组成，尤其是多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acids,PUFAs）及其长链（LCPUFAs）和超长链衍生物（VLC-PUFAs）。

近日，Science Translational Medicine发表了美国加州大学欧文分校（UCI）Dorota Skowronska-Krawczyk团队的研究成果，题为

Retinal polyunsaturated fatty acid supplementation reduces aging-related gene expression and improves visual function in mice。该研究揭示，通过靶向视网膜PUFAs代谢途径可部分逆转小鼠年相关性视力下降，为理解衰老相关视网膜功能障碍及开发干预策略提供了新思路。

视网膜富含多不饱和脂肪酸（PUFAs），特别是长链与超长链PUFA（LC-PUFAs与VLC-PUFAs），主要存在于光感受器外段膜盘中，维持膜流动性及视紫红质功能。随年龄增长，视网膜中DHA（22:6）及VLC-PUFAs（如34:6、36:6）水平逐渐下降。衰老视网膜中n-3/n-6比例失衡、脂质过氧化增加，膜僵硬度上升，光感受器功能受损。AMD患者视网膜中VLC-PUFAs水平更低，提示其与疾病发生相关。

为了系统解析衰老视网膜脂质及PUFA水平变化，研究团队对3个月和18个月小鼠视网膜进行了靶向与非靶向脂质组学分析。结果显示，DHA和VLC-PUFAs（特别是脂肪酸34:5、34:6和36:6）在衰老视网膜中逐渐下降。老年小鼠视网膜富含膜盘的光感受器外段（POS）中VLC-PUFAs复合的PC (50:12) 和 PE (48:12) 水平均明显下降。脂质本体分析（Lipid Ontology, LION）显示膜组分变化显著，膜双层厚度降低、横向扩散增加、膜流动性下降，提示衰老 POS 膜生物物理特性受损。为探索脂质变化与视觉功能的相关性，研究团队对3个月和18个月小鼠进行了定量旋转反应（OMR）和视网膜电图（ERG）测试。结果显示，18个月小鼠对光敏感度下降，光感受器功能减退。

ELOVL2（Elongation of Very Long Chain Fatty Acids-Like 2）是DHA及VLC-PUFAs合成的关键酶。课题组前期研究表明，衰老视网膜Elovl2启动子区域甲基化水平升高，导致蛋白及mRNA水平下降，提示ELOVL2在衰老、PUFAs延长及视觉功能中可能起关键作用。携带Elovl2C234W点突变的小鼠，ELOVL2特异性酶活受损，表现出典型视网膜衰老标志：早期自发荧光沉积及光感受器功能下降。为了验证 ELOVL2功能缺失对衰老视网膜的影响，研究团队使用Elovl2C234W突变小鼠，开展全脂质组及脂肪酸成分分析。结果显示，相较同龄野生型小鼠，Elovl2C234W小鼠视网膜中磷脂酰胆碱水平下降、磷脂酰乙醇胺水平升高，与衰老小鼠视网膜变化一致；不饱和脂肪酸22:6、24:6、32:6、34:6、36:6含量显著降低。功能测试显示，12个月及18个月Elovl2C234W小鼠对比敏感度下降，ERG a波最大幅值降低至相当于 18 个月野生型水平，提示ELOVL2 产物缺失可能是衰老视力下降的重要原因。

基于此，研究团队开展 ELOVL2 直接产物24:5(n-3) 玻璃体内注射补充实验：18个月小鼠一眼注射 24:5(n-3)，对侧眼注射对照溶剂。5 天后进行视觉功能检测及脂质、基因表达分析。结果显示，仅 24:5(n-3) 注射眼在暗适应及光适应ERG a、b 波均显著改善；注射 22:6(n-3)（DHA）与 20:5(n-3) 无功能改善，32:6(n-3) 注射仅在光适应绿、蓝波略有改善。光漂白后杆细胞最大光反应恢复速度在 24:5 注射眼显著加快。进一步脂质分析显示，24:5 注射显著提高 POS 中几乎所有 VLC-PUFAs 脂质（包括 PE、LPC、P-PE、PS）水平，整体 VLC-PUFAs 融入脂质水平升高。RNA 测序显示 249 个基因显著变化，GSEA 分析表明脂质补充组光转导通路上调，氧化应激、补体及炎症反应下调；涉及脑衰老的基因（如 APOE）显著下调。免疫荧光染色进一步验证了 RPE 层补体 C3d和APOE表达下降，提示24:5 补充逆转了衰老表型。

为了评估视觉改善的持续性，研究团队对注射 24:5 的小鼠进行了长期随访。ERG 测试显示，注射后 2 周和 4 周，暗适应 a、b 波及光适应蓝色 b 波仍显著改善。脂质组分析显示，4 周后 POS 中 VLC-PUFA 融入脂质水平仍显著升高，但 DHA 融入的甘油三酯仅略有累积，提示单次注射改善效果存在一定时限。这一结果强调补充剂量及方案优化的重要性，过量或重复给药可能导致游离VLC-PUFAs累积，从而影响视觉改善效果。

在人类遗传学层面，研究首次提供人类基因证据，在 ELOVL2 基因位点发现多个非编码区变异与血浆及初乳n-3 PUFA含量相关，也可能影响冠状动脉疾病和阿尔茨海默病风险。利用国际 AMD 基因组联盟和英国生物样本库数据，研究团队发现若干非编码变异与中度 AMD 发病时间相关，提示 ELOVL2 活性可能影响 AMD 的发生，而非仅与疾病存在相关性。这是首次提供 ELOVL2与AMD风险相关的遗传证据。

研究系统揭示了年龄相关视网膜PUFA组成变化对视觉的影响，首次证明通过靶向补充ELOVL2产物24:5(n-3)可显著改善衰老视力，并部分恢复年轻化的视网膜转录组状态。结合遗传学发现，研究为基于脂质的视网膜干预提供了理论基础和潜在治疗策略，为延缓或逆转年龄相关视力下降、预防 AMD 奠定了新思路。

该研究的第一作者为美国加州大学欧文分校转化Brunson视觉研究中心质谱平台主管Fangyuan Gao，加州大学欧文分校生理与生物物理学系 Emily Tom和Cezary Rydz为共同一作。

此外，发表本研究的加州大学欧文分校 Brunson 转化视力研究中心 DSK 实验室现面向全球招聘博士后。