《Tissue and Cell》：Acetylation of PRDX5 aggravates the oxidative stress and apoptosis of retinal neurons induced by ischemia-reperfusion
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视网膜缺血再灌注损伤中PRDX5通过抑制乙酰化发挥抗氧化和抗凋亡作用，过表达PRDX5减轻损伤，乙酰化抑制其功能，为治疗提供新靶点。
双璐|王 Lewen|王 Keting|熊 Kun|严 Weitao|张 Chi
中南大学湘雅医院颅底外科与神经肿瘤学研究所神经外科，中国长沙 410008
摘要
视网膜缺血-再灌注（I/R）损伤是青光眼的重要病理机制。过氧化物还原酶5（PRDX5）在此过程中的作用尚不清楚。本研究使用急性高眼内压（aHIOP）小鼠模型，并通过R28细胞的缺氧-复氧（OGD/R）损伤来探讨PRDX5在视网膜I/R损伤中的作用。采用苏木精-伊红（HE）染色、TUNEL染色和Western blotting（WB）技术在体内评估PRDX5的作用；同时通过细胞活力检测、乳酸脱氢酶（LDH）释放、碘化丙啶（PI）染色、活性氧（ROS）检测、线粒体膜电位测定以及WB分析在体外验证PRDX5的作用。在OGD/R模型中，使用烟酰胺和烟酰胺核苷氯化物（NRC）分析PRDX5的乙酰化作用。结果发现，敲低PRDX5表达会加剧OGD/R诱导的细胞凋亡和氧化应激；而过表达PRDX5则可减少这些现象。在体内实验中，过表达PRDX5显著减轻了I/R后的视网膜组织损伤和神经元凋亡。OGD/R导致R28细胞中PRDX5的乙酰化水平升高；NAM处理会增强OGD/R引起的PRDX5乙酰化，同时增加ROS水平和细胞凋亡；而NRC处理则降低OGD/R引起的PRDX5乙酰化，减少ROS生成并减轻凋亡。值得注意的是，抑制PRDX5的脱乙酰化会消除其保护作用。本研究提示PRDX5在防止视网膜I/R损伤中的氧化应激和细胞凋亡方面起着关键作用，而PRDX5的乙酰化会抑制其抗氧化和抗凋亡功能。
引言
缺血-再灌注（I/R）损伤是指在缺血一段时间后恢复血液供应不仅未能恢复组织的正常结构和功能，反而会加重组织损伤（Chen等人，2024；Chen等人，2023；Kumar Saini和Singh，2024；Wu等人，2025）。视网膜属于中枢神经系统，具有与大脑相似的高代谢特性，因此需要大量代谢物来满足其高能量需求，这增加了视网膜神经元对I/R损伤的敏感性（Arciero等人，2013；Carrella等人，2021）。视网膜I/R损伤是多种眼部疾病（包括青光眼、视网膜动脉阻塞性疾病和糖尿病视网膜病变）的重要病理机制，其中I/R引起的视网膜神经元死亡是疾病进展的关键因素（Antonetti等人，2024；Guan等人，2025；Li等人，2025；Zhang等人，2024b；Zhu等人，2025）。I/R引起的视网膜神经元死亡形式多样，包括凋亡、坏死性凋亡、焦亡、铁死亡和PANoptosis（Wan等人，2026；Wan等人，2023；Xu等人，2023；Yan等人，2023；Yao等人，2023；Zhou等人，2023b）。在这些机制中，凋亡在视网膜I/R损伤后的神经元死亡中起重要作用。例如，长链非编码RNA Ttc3–209通过与miR-484竞争性结合并上调Wnt8a表达来促进视网膜神经节细胞（RGC）凋亡（Zhang等人，2021）；甲基-CpG结合域蛋白2（Mbd2）通过去甲基化其启动子来上调与Mbd2相关的长链非编码RNA Mbd2-AL1（Ge等人，2020），进而上调Mbd2-AL1并抑制肿瘤坏死因子（TNF）受体相关因子3（Traf3）的表达，最终导致RGC凋亡（Ge等人，2020）。此外，多种信号通路（如PI3K/Akt/mTOR和JAK/STAT通路）参与凋亡的调控（Du等人，2021；Zhang等人，2024a）。凋亡也是治疗I/R引起的视网膜神经元损伤的重要靶点，例如pterostilbene可通过减少氧化应激和抑制炎症来减轻大鼠的神经元凋亡并改善视觉功能（Pelles-Tasko等人，2024）。然而，许多相关分子的作用仍不明确，因此需要进一步研究I/R损伤引起的视网膜神经元死亡机制，以制定针对性的治疗策略。
过氧化物还原酶（PRDXs）属于庞大的过氧化物酶超家族，参与维持细胞内活性氧（ROS）的平衡（Gavrilova等人，2025）。根据Cys残基的存在，PRDXs可分为三类：典型的2-Cys PRDXs（包括PRDX1–4）、非典型的2-Cys PRDX（PRDX5）和1-Cys PRDX（PRDX6）（Qausain和Basheeruddin，2024）。PRDXs不仅具有过氧化物酶活性，还与其他蛋白质相互作用，参与多种细胞内过程，如神经元分化、细胞生长、凋亡和癌变（Kim和Jang，2019）。
作为这六种哺乳动物PRDXs中的最后一种亚型，PRDX5存在于线粒体、过氧化物体、细胞质和细胞核中，能有效清除活性氧（ROS）（Knoops等人，2011）。研究表明，过表达PRDX5可保护神经元免受谷氨酸兴奋毒性损伤（Kim等人，2019）；而PRDX5的缺乏会使多巴胺能神经元对罗丹明诱导的凋亡更加敏感（Wang等人，2019）。PRDX5的缺乏还会通过内质网介导的线粒体裂变加重铁过载引起的神经元死亡（Lee等人，2020）。此外，PRDX5可通过减少氧化应激来缓解蛛网膜下腔出血后的早期脑损伤（Yang等人，2024）。这些研究表明PRDX5可能成为神经系统疾病的新治疗靶点。然而，PRDX5在视网膜I/R诱导的凋亡过程中的具体作用仍需进一步阐明。
在本研究中，我们使用急性高眼内压（aHIOP）小鼠模型和R28细胞的缺氧-复氧（OGD/R）损伤来建立视网膜I/R损伤模型，以研究PRDX5的作用。研究结果证实了PRDX5在视网膜I/R损伤中的关键作用，并为未来治疗策略提供了新见解。我们发现敲低PRDX5会在体外和体内加剧神经元凋亡，而过表达PRDX5则能减轻凋亡。此外，我们发现PRDX5在I/R损伤过程中会发生乙酰化，这可能抑制其抗凋亡作用。
细胞培养与处理
R28细胞（类视网膜神经元细胞）由江西南昌大学附属眼科医院蒋西眼科与视觉科学研究所的Shang Lei博士提供。R28细胞在低葡萄糖Dulbecco改良Eagle培养基（DMEM，货号MA0213，MeilunBio，大连）中培养，培养基中添加了10%胎牛血清（FBS，货号3022A，Umedium，合肥）和1%青霉素/链霉素（PS，货号BL505A，Biosharp，合肥）。
I/R诱导的视网膜神经元凋亡及PRDX5在体内和体外的表达增加
通过在小鼠中诱导急性高眼内压构建了视网膜神经元I/R模型。HE染色显示，随着复氧时间的延长，视网膜各层变薄，尤其是第三天和第五天时神经节细胞层（GCL）的神经元数量显著减少（图1A和1B）。从第12小时到第5天，GCL、内核层（INL）和外核层（ONL）中均发现了TUNEL阳性的神经元。
讨论
本研究证实PRDX5在体内和体外均能减轻I/R引起的视网膜神经元氧化应激并发挥抗凋亡作用。我们还研究了I/R损伤后R28细胞中PRDX5的乙酰化情况，发现这种翻译后修饰会影响其抗凋亡能力。实验结果表明，I/R损伤在体内和体外均上调了PRDX5的表达。敲低PRDX5表达后……
结论
总之，本研究首次证明了PRDX5在防止视网膜I/R损伤中的氧化应激和细胞凋亡方面的关键作用。结果表明，PRDX5的乙酰化会抑制其抗氧化和抗凋亡功能。这些发现提示PRDX5可能是治疗视网膜I/R损伤的关键靶点，为该疾病的治疗提供了新的策略。
伦理批准
所有动物实验均遵循ARRIVE指南、1986年英国《动物（科学程序）法案》及相关指南、欧盟2010/63/EU动物实验指令，或美国国立卫生研究院关于实验动物护理和使用的指南（NIH出版物第8023号，1978年修订版）。本动物研究已获得中南大学湘雅医院动物伦理委员会的审查和批准。
资助
本研究得到了以下机构的支持：国家自然科学基金（编号82572869、82172196、82372507、32401046和82202440）、湖南省自然科学基金（编号2024JJ6550）、海南省热带环境脑科学研究与转化重点实验室开放项目（编号2023001）以及中南大学基本科研业务费（编号2024ZZTS0162）。CRediT作者贡献声明
王 Lewen：实验设计、数据分析。
王 Keting：数据可视化、数据分析。
双璐：初稿撰写、数据可视化、方法学设计、实验设计、资金筹集、数据分析、概念构思。
熊 Kun：文章撰写与编辑、资源协调、资金筹集。
严 Weitao：文章撰写与编辑、资源协调、项目管理、资金筹集、数据管理。
张 Chi：文章撰写与编辑、结果验证、实验监督、资源协调、资金管理。
参与研究的知情同意
不适用。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
不适用。
