提高糖酵解通量控制視網膜前驅細胞分化的機制是通過調節Wnt信號

核心概念

糖酵解通量的提高可以促進視網膜前驅細胞向視杆細胞的分化,這是通過激活Wnt信號通路實現的。

摘要

本研究發現,在Pten敲除小鼠視網膜中,糖酵解基因表達和活性都顯著升高,與視杆細胞分化和成熟的提前發生相關。相反,抑制糖酵解會抑制視網膜前驅細胞的增殖和視杆細胞的分化。機制研究發現,糖酵解可以通過調節細胞內pH值來激活Wnt信號通路,從而促進視杆細胞的分化和成熟。這一發現揭示了糖代謝在調控視網膜前驅細胞命運決定中的關鍵作用。

統計資料

在Pten敲除小鼠視網膜中,糖酵解基因Hk1、Gpi1、Pfkl、Aldoa、Pgk1、Pgam1和Eno1的表達顯著上調。
Pten敲除小鼠視網膜中乳酸水平明顯升高。
在2-DG處理的視網膜培養物中,增殖的視網膜前驅細胞數量顯著降低。
在pH 8.0培養條件下,增殖的視網膜前驅細胞數量顯著增加,而在pH 6.5條件下則顯著降低。

引述

"糖酵解通量的提高可以促進視網膜前驅細胞向視杆細胞的分化,這是通過激活Wnt信號通路實現的。"
"抑制糖酵解會抑制視網膜前驅細胞的增殖和視杆細胞的分化。"
"糖酵解可以通過調節細胞內pH值來激活Wnt信號通路,從而促進視杆細胞的分化和成熟。"

從以下內容提煉的關鍵洞見

Glycolytic flux controls retinal progenitor cell differentiation via regulating Wnt signaling

by Hanna,J., To... 於 www.biorxiv.org 07-13-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.12.603298v1

深入探究

視網膜前驅細胞在不同發育階段如何調控糖酵解通量和Wnt信號通路?

視網膜前驅細胞（RPCs）在不同的發育階段中，糖酵解通量和Wnt信號通路的調控是相互關聯的。在早期發育階段，RPCs主要依賴糖酵解作為能量來源，這一過程在細胞增殖和分化中扮演著關鍵角色。研究顯示，在Pten條件性缺失（Pten-cKO）的小鼠中，糖酵解基因的表達和活性顯著上升，這與RPCs的加速分化和光感受器的成熟有關。具體而言，糖酵解的增加導致細胞內pH值的上升，進而促進Wnt信號通路的活化。Wnt信號通路在RPCs的發育中起著重要作用，特別是在維持未分化狀態和促進分化的過程中。因此，糖酵解通量的變化直接影響Wnt信號的活性，進而調控RPCs的命運選擇。

除了Wnt信號通路,糖酵解是否還通過其他信號通路調控視網膜前驅細胞的分化?

除了Wnt信號通路，糖酵解還可能通過其他信號通路調控視網膜前驅細胞的分化。研究表明，糖酵解的產物如乳酸和H+離子不僅影響細胞的pH值，還可能參與其他代謝途徑的調控。例如，糖酵解的增加可能影響細胞內的乙酰化狀態，進而影響轉錄因子的活性。此外，糖酵解也可能與其他信號通路如mTOR通路、AMPK通路等相互作用，這些通路在細胞增殖和代謝重編程中同樣扮演著重要角色。因此，糖酵解不僅僅是Wnt信號通路的調控因子，還可能通過多條信號通路影響RPCs的分化過程。

如何利用糖酵解和Wnt信號通路的調控機制,在視網膜再生醫學中應用於視網膜細胞替換療法?

在視網膜再生醫學中，利用糖酵解和Wnt信號通路的調控機制可以為視網膜細胞替換療法提供新的策略。首先，通過調節糖酵解通量，可以促進RPCs的增殖和分化，從而提高視網膜細胞的產生效率。例如，使用促進糖酵解的藥物或基因編輯技術來提高RPCs的糖酵解活性，可能會加速其向光感受器的分化。此外，通過激活Wnt信號通路，可以進一步促進RPCs的未分化狀態，從而增加其自我更新能力和分化潛力。這些策略可以結合使用，以創造一個有利的微環境，促進視網膜細胞的再生和替換。
總之，通過深入理解糖酵解和Wnt信號通路在視網膜發育中的作用，研究人員可以開發出新的治療方法，來改善視網膜疾病的治療效果，並推動視網膜細胞替換療法的臨床應用。