摘要：后发性白内障（PCO）指白内障囊外摘除术后或晶状体外伤后，残留的皮质或晶状体上皮细胞增生形成混浊的现象。PCO是白内障术后最常见的并发症，尤其在屈光白内障手术时代，是影响术后视觉质量的主要原因之一。PCO如同阴霾笼罩，阻碍白内障术后患者的视觉康复。陕西省眼科医
编者按：后发性白内障（PCO）指白内障囊外摘除术后或晶状体外伤后，残留的皮质或晶状体上皮细胞增生形成混浊的现象。PCO是白内障术后最常见的并发症，尤其在屈光白内障手术时代，是影响术后视觉质量的主要原因之一。PCO如同阴霾笼罩，阻碍白内障术后患者的视觉康复。陕西省眼科医院严宏教授团队在PCO研究领域孜孜不倦，持续探索，不断取得新突破。现在，让我们一同回顾2024年该团队在揭示PCO发病机制及创新药物递送方面的研究成果。
PCO发病机制的深度探索
PCO的发病机制极为复杂，已有研究报道，其与众多细胞生长因子（如TGF-β）、炎症因子的异常激活有关。此外，白内障手术后分子信号通路的时-空调控如早期Wnt/β-catenin通路的激活，晚期TGFβ/Smad通路的激活等也参与了PCO的发生发展。氧化应激水平在白内障术后显著升高。比如前房内还原型谷胱甘肽（GSH）水平降低和氧含量增加。已有研究证明，GSH通过Wnt/β-catenin促进晶状体上皮细胞（LEC）增殖转分化过程（EMT）。谷氧还蛋白（Grx）作为一种去谷胱甘肽化的酶，可以逆转氧化应激引发的蛋白质谷胱甘肽化修饰。它的两个亚型，均能在人晶状体中发挥抗氧化的作用。因此，严宏教授课题组前期的基础研究，主要聚焦在Grx和谷胱甘肽化在LEC氧化应激诱导的EMT和PCO发展中的作用。
PCO发病机制研究——Grx1对PCO的抑制作用
构建了体内体外EMT模型，发现Grx1低表达。通过基因敲除和敲入小鼠发现，Grx1在体内抑制蛋白谷胱甘肽化和EMT。通过一系列的敲低过表达细胞实验证明，Grx1在体外抑制蛋白谷胱甘肽化和EMT。通过质谱测序以及后续实验验证发现，氧化应激水平状态下的酪蛋白激酶Ⅰα（CK1α）蛋白发生了强烈的谷胱甘肽化。而Grx1却可以逆转这种谷胱甘肽化并且促进CK1α激酶活性。通过对CK1α的结构域分析，质谱检测发现CK1α发生谷胱甘肽化修饰的位点是cys249s，并且该位点发生谷胱甘肽化后将进一步促进EMT的发生。因此，可以推断Grx1抑制CK1α的cys249s位点进行谷胱甘肽化，从而抑制EMT。
PCO发病机制研究——Grx2对PCO的抑制作用
构建了体内体外的EMT模型，发现Grx2低表达。通过敲低过表达基因细胞实验，发现Grx2可以抑制EMT。利用基因敲除和敲入小鼠，证明了Grx2可以在体内抑制EMT。质谱以及后续的实验验证表明，Grx2的下游作用潜在靶点为整合素链接激酶（ILK）。最后，体内外实验发现，Grx2通过降低ILK的表达，抑制GSK-3β和Wnt/β-catenin信号通路的激活，从而保护LEC免受上皮-间充质转化。PCO联合缓释药物的创新研究
对于PCO的防治，除了传统的Nd：YAG激光和人工晶状体（IOL）的设计外，药物研究也是一大热点，相关研究数量正逐步升高。为了避免眼内直接给药带来的眼内毒性，目前越来越多的研究集中在新型药物递送系统，比如载药的IOL、纳米载体、复合水凝胶、各种植入物等。制备工艺包括涂覆IOL的载药纳米载体，将药物直接沉积到IOL，其他剂型，包括纳米颗粒（NPs）、植入物和水凝胶复合物等。针对此，严宏教授课题组主要聚焦于PCO的新型药物递送系统的研究。
PCO的联合缓释药物研究——基于微流控的PLGA NPs的制备
通过实验设计（DOE）对制备基于微流控的聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）纳米颗粒的工艺参数进行优化。然后通过一系列表征，证明丝裂霉素（MMC）和阿霉素（DOX）在纳米颗粒内的协同包埋，包封率在62-71%。4℃静置储存28天；37℃在复方电解质眼内冲洗液内保存14天。此外，PLGA纳米颗粒还可以按协同比例释放双药，不同的乳酸/羟基乙酸（L/G）比例对应不同的释放速度，缓释长达7天。体外研究显示，随着载药PLGA中L/G比例的升高，载药PLGA NPs的半数抑制浓度（IC50）升高，抑制EMT能力下降，细胞摄取能力减弱。PCO的联合缓释药物研究——电纺mPEG2000-PLGA的制备
对聚乙二醇-接枝PLGA（PEG-PLGA）静电纺丝参数进行优化。构建了Box-Behnken实验模型，找到了最优制备工艺参数。通过对比PEG化和非PEG化的PLGA纳米纤维，发现PEG-PLGA纳米纤维的孔隙率、亲水性、力学更大。PEG-PLGA的降解速度更快，但可以维持良好的纤维形貌。且能够缓释亲水性药物地塞米松磷酸钠长达6周。体外实验表明，PEG-PLGA的细胞粘附率更高。最后，拓展了这种电纺植入物的给药方式，比如通过IOL和玻璃体植入。PCO机制与药物转化的综合评价与展望
严宏教授团队特别强调氧化应激在PCO发展机制中的作用，关注了Grx1和Grx2对PCO形成的保护作用和机制。同时，基于纳米技术的眼部DDS使长效药物治疗成为可能。考虑诸如眼内药代动力学和障碍、零级释放动力学和足够的药物载量等标准，严宏教授团队设计了用于潜在防治PCO的PLGA纳米颗粒和静电纺丝植入物。鉴于氧化应激在PCO中的关键作用，严宏教授团队倡导开发针对抗氧化和抗炎途径的药物和相关递送系统。这种双重方法可能为PCO提供更有效的预防和治疗策略。同时，临床可转化的抗PCO防治需要对这些长效药物递送系统的眼部安全性进行深入研究。
参考文献
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来源：科讯生活