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2023年7月 第38卷 第7期11
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合并人类免疫缺陷病毒感染患者的白内障和年龄相关性白内障中染色体外环状 DNA 的总体特征及差异

Characterisation and differences of extrachromosomal circular DNA in cataract patients: a comparison between those with human immunodeficiency virus infection and age-related cataract patients

来源期刊： 眼科学报 | 2025年11月 第40卷 第11期： 910-919 发布时间：2025-11-28 收稿时间：2025/11/28 10:17:22 阅读量：41
作者：
刘馨齐,
张婉琪,
王芳,
袁超,
闫素,
江先明,
关键词：
并发性白内障染色体外环状DNA人类免疫缺陷病毒艾滋病晶状体囊膜
complicated cataract extrachromosomal circular DNAHIVAIDSlens capsule
DOI：
10.12419/25040102
收稿时间：
2025-04-07 
修订日期：
2025-05-29 
接收日期：
2025-08-20 
目的：分析染色体外环状DNA（extrachromosomal circular DNA, eccDNA）的分子特征及潜在功能，初步探索eccDNA在合并人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus, HIV）感染患者的白内障发病过程中的作用机制。方法：收集4例合并HIV感染的并发性白内障（complicated cataract, CC）患者及性别、年龄与之匹配的4例年龄相关性白内障（age-related cataract, ARC）患者晶状体囊膜，通过提取、滚环扩增及circle-seq对eccDNA进行全长测序，分析比较合并HIV感染的CC患者及ARC患者之间晶状体囊膜eccDNA的数量、长度分布、基因组元件分布及eccDNA相关差异基因功能富集情况。结果：合并HIV感染的CC患者晶状体囊膜中eccDNA数量较ARC患者增多，鸟嘌呤（guanine, G）和胞嘧啶（cytosine，C）碱基所占的比例（GC含量）较ARC患者减少。在CC患者及ARC患者中，eccDNA的长度在1 200 ~1 800 bp均分布最多，CC患者在2 000~2 200 bp之间呈现另一部分高峰，ARC组则在此区间eccDNA丰度极低。CC患者eccDNA来源基因组元件在CpG岛占比低于ARC组。 CC患者组eccDNA差异基因富集的通路多与钙信号通路、Apelin信号通路及cGMP-PKG信号通路相关。结论：合并HIV感染的CC患者与ARC患者晶状体囊膜eccDNA的分子特征存在差异，提示eccDNA可能通过基因表达调控晶状体前囊膜代谢功能影响CC的发生、发展。
Objective: To perform full-length sequencing of extrachromosomal circular DNA (eccDNA) in the lens capsule of patients with human immunodeficiency virus (HIV)-infected complicated cataract (CC) and age-related cataract (ARC). The aim is to analyze the molecular characteristics and potential functions of eccDNA and initially investigate the mechanism by which eccDNA contributes to the pathogenesis of cataract related to HIV infection. Methods: Lens capsules were collected from 4 CC patients who were co-infected with HIV and from ARC patients matched for gender and age. The eccDNA was sequenced following a process that included extraction, rolling circle amplification, and circle-seq. We then analyzed and compared the number, length distribution, genomic element distribution, and enrichment of differential gene functions associated with eccDNA in the lens capsules of CC patients co-infected with HIV and ARC patients. Results: The number of eccDNA molecules in the lens capsule of CC patients co-infected with HIV was significantly higher than that in ARC patients, while the GC content was lower.. In both CC and ARC patients, the majority of eccDNA lengths felll within the range of 1200 to 1800 bp. However, CC patients exhibited an additional peak between 2000 and 2200 bp, where the abundance of eccDNA in the ARC group was extremely low. Regarding genomic elements derived from eccDNA, the proportion in CC patients was lower than that in the ARC group within CpG islands. The pathways associated with differential gene enrichment of eccDNA in CC patients were primarily related to the calcium signaling pathway, Apelin signaling pathway, and cGMP-PKG signaling pathway. Conclusions: There are notable differences in the molecular characteristics of lens capsule eccDNA between CC patients with HIV infection and ARC patients.These finding suggest that eccDNA may influence the onset and progression of CC by regulating the metabolic functions of the anterior lens capsule through gene expression.

文章亮点

1. 关键发现

• 本研究首次系统分析了合并HIV感染的并发性白内障(complicated cataract, CC)患者与年龄相关性白内障(age-related cataract，ARC)患者晶状体囊膜中染色体外环状DNA（extrachromosomal circular DNA, eccDNA）的分布特征及功能差异。结果显示，CC患者晶状体囊膜中eccDNA数量显著增多，GC含量下降，CpG岛来源比例降低；差异基因富集于钙信号通路、Apelin信号通路及环磷酸鸟苷/蛋白激酶G(cyclic guanosine monophosphate/protein kinase G, cGMP/PKG)信号通路，提示eccDNA可能通过调控代谢及信号转导参与CC的发生发展。

2. 已知与发现

• 既往对eccDNA的研究主要集中于肿瘤、衰老等疾病中，而eccDNA在合并HIV感染的并发性白内障中的作用尚不清楚。本研究通过Circle-Seq测序结合生物信息学分析，首次揭示人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)感染与高效抗反转录病毒疗法( highly active antiretroviral therapy, HAART)治疗可能促进晶状体囊膜eccDNA积累，影响其基因组特征与功能。

3. 意义与改变

• 本研究为理解HIV感染患者白内障的分子基础提供了新的视角，强调eccDNA作为调控基因表达及代谢功能的重要分子载体，可能在晶状体老化与病变中发挥关键作用。该发现为未来开发基于eccDNA的分子标志物及潜在干预靶点提供了理论依据，对探索白内障的非手术防治策略具有重要科学与临床意义。

       白内障是全球首位的致盲性眼病[1]，其发病机制复杂，与氧化应激、紫外线、衰老、高血糖、药物等危险因素密切相关。已有研究表明，与一般人群相比，无眼部机会性感染的获得性免疫缺陷综合征（acquired immune deficiency syndrome, AIDS）患者可能更早发生白内障[2]。在这一人群中，白内障风险与年龄和其他眼部疾病的相关性最强。随着存活率的提高，人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus, HIV）感染患者或AIDS患者的白内障负担可能会增加。
       游离于染色体基因组之外的DNA常常以环状的形式存在，这种形式的DNA被称为染色体外环状DNA (extrachromosomal circular DNA, eccDNA）。eccDNA广泛存在于各种生物体内，最早于1965年由Hotta和Bassel发现并报道[3]。eccDNA是由真核生物基因组衍生而来的一类多功能分子，它们在广泛生物学过程中存在，在多种生理过程和疾病中发挥了重要作用。高通量测序的发展推动了eccDNA分子和遗传学研究的发展。Circle-Seq是检测环状 DNA 的方法之一，通过高通量测序分离和检测细胞群中的内源性eccDNA[4]，可用于研究眼部疾病。
       eccDNA主要由DNA损伤修复形成，它们跟随核肌动蛋白进入核孔复合体（nuclear pore complex, NPC），最终被功能正常的细胞中有功能的NPC排除出细胞核[5]。然而，在衰老细胞、癌症和年龄相关的疾病中，功能失调的NPC、核肌动蛋白和异常的NPC成分明显增加[6]。因此，在衰老和上述年龄相关的疾病中，细胞核中eccDNA的积累主要是由于功能失调的NPC增加，减少了细胞核对eccDNA的排斥。eccDNA在肿瘤、衰老及年龄相关性疾病中发挥着重要作用，明确eccDNA的作用机制可为相关疾病的治疗提供新的思路。
       eccDNA具有多种功能，其有助于基因扩增和信号通路调控，并通过调控信号通路发挥重要的生物学功能，影响氧化应激、肿瘤进展等[7]。eccDNA可调控p53通路、丝裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节激酶通路（mitogen-activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase, MAPK/ERK）、Ras、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信号通路（phosphatidylinositol 3-kinase / protein kinase B, PI3K/AKT）等[8]。eccDNA还参与端粒长度的恢复，在癌细胞增殖中起重要作用，并且还可参与基因组的可塑性和适应性进化[9]，可以作为分子海绵在体外和体内独立于经典的启动子序列进行转录。
       eccDNA与发育和衰老密切相关，随着细胞衰老，将eccDNA排出细胞核的机制逐渐减弱，导致eccDNA在细胞核中大量积累[5]。然而，目前对eccDNA的研究大多基于肿瘤细胞或组织，eccDNA在眼部疾病中的分布和功能仍不清楚，特别是在合并HIV感染患者的白内障中。近期，在一项探讨合并高度近视患者白内障眼晶状体前囊中eccDNA存在情况的研究中，结果显示eccDNA 在白内障眼中很常见[10]，并且观察到了高度近视候选基因。这提示eccDNA可能在白内障中发挥着一定的作用，本文通过探究合并HIV感染的并发性白内障（complicated cataract, CC）患者白内障晶状体前囊膜及年龄相关性白内障（age-related cataract, ARC）患者晶状体前囊膜中eccDNA的表达及分布情况，明确两种白内障中eccDNA的总体特征及差异。

1 材料与方法

1.1对象

       收集2025年2月—3月广州医科大学附属市八医院收治的4例合并HIV感染的CC患者及4例性别匹配的ARC患者在白内障手术中连续环形撕囊后撕除的晶状体囊膜。其中患者情况见表1。诊断符合《中国成人白内障摘除手术指南（2023年）》。纳入标准：临床诊断为合并人类免疫缺陷病毒感染的并发性白内障的患者及年龄相关性白内障患者。排除标准：年龄>90岁；合并高血压、糖尿病或其他传染病病史；处于孕期或哺乳期；具有眼外伤、精神疾病及其他严重系统性疾病；受试者不合作，或研究者判断其可能难以完成研究者；研究者判断不适合入选的其他情况。本研究经广州医科大学附属市八医院伦理委员会审核批准（批号：K202504406），入组对象均签署知情同意书。

表1 患者基本情况
Table 1 Basic information of patients

编号

性别

年龄/岁

眼别

术前CD4+T细胞计数/μL

HAART治疗时间

样品DNA含量/ng

CC-1

男

45

右眼

633

7年

144

CC-2

男

73

左眼

757

5年

208

CC-3

女

71

左眼

470

5年

308

CC-4

男

71

左眼

76

未治疗

304

ARC-1

男

58

右眼

N/A

N/A

204

ARC-2

男

78

左眼

N/A

N/A

140

ARC-3

女

74

左眼

N/A

N/A

132

ARC-4

男

76

右眼

N/A

N/A

124

1.2 方法

       1.2.1 晶状体囊膜eccDNA提取
       收集的晶状体囊膜置于1.5 mL EP管中，用MagAttract HMW DNA试剂盒（Qiagen）按照说明书纯化基因组DNA。将提取的基因组DNA用Plasmid-Safe™ ATP-Dependent DNase（PSD）去除线性DNA，在37 ℃下连续反应7 d，并根据制造商的方案每24 h添加三磷酸腺苷（adenosine triphosphate, ATP）和PSD。
       1.2.2 eccDNA纯化及滚环扩增
       样本进行随后的滚环扩增（rolling circle amplification, RCA）。根据制造商的操作规程，使用Phi29聚合酶（thermo scientific）对纯化的eccDNA进行扩增，在30℃连续扩增72 h。采用DNA clean beads（vazyme）纯化DNA。
       1.2.3 文库构建及Circle-Seq
       Phi-29 RCA扩增DNA经Covaris LE220超声剪切约1 μg，得到中位大小为400 bp的片段。然后输入500 ng片段DNA，使用MGIEasy文库制备试剂盒（MGI-BGI，中国）进行文库构建。采用Agilent Bioanalyzer 2100软件进行文库长度分布和质量分析。对两种类型的组织样本（CC和ARC）进行测序。
       1.2.4 eccDNA的检测
       为了从Circle-Seq数据中检测eccDNA，采用文献[11]描述的方法。首先使用Burrows-Wheeler Aligner MEM v0.7.15（默认参数）将双端测序数据比对至人类参考基因组GRCh38（UCSC版本），随后使用SAMtools对BAM文件按基因组坐标进行排序。将排序后的比对文件输入Circle-Map v1.0.0软件，为控制假阳性率，设置以下严格过滤条件：1) split-reads 参考数目 ≥2；2) eccDNA置信度评分≥200；3) 起始位点覆盖度≥0.33；4) 终止位点覆盖度≥0.33；5) 连续性覆盖指数=0.2；6) 区域覆盖度标准差小于平均覆盖度的1/3；7) 长度>2 kb的eccDNA需具备≥3条split-reads参考数目。
       1.2.5 eccDNA注释
       从Ensembl BioMart数据库获取GRCh38基因组蛋白质编码基因组注释信息。采用BEDTools进行eccDNA坐标与基因组注释区间的交集分析，通过自定义R脚本筛选保留重叠碱基数≥60的注释基因。
       1.2.6 eccDNA相关基因的差异表达及功能分析 
       将eccDNA 序列信息与人类参考基因组注释数据库 TxDb.Hsapiens.UCSC.hg38.knownGene进行比对，获得与各 eccDNA 分子对应的基因区域。提取ARC组与CC组样本中这些相关基因的表达矩阵，利用 R 语言 DESeq2 包对两组样本进行差异表达分析。以|log₂(fold change)| ≥ 1且 P < 0.05为筛选标准，确定显著差异表达基因。使用 DAVID（database for annotation, visualization and integrated discovery）数据库对筛选所得基因进行基因本体论（gene ontology, GO）功能富集分析。使用KOBAS软件分析京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG）通路差异表达基因的统计学富集程度。

1.3统计学处理

       所有统计分析均使用R-4.1.2或GraphPad Prism 9进行。使用R-4.1.2分析两组eccDNA的差异。采用DESeq2进行差异基因表达分析两组间比较，以P < 0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 晶状体前囊膜中eccDNA的数量及GC含量分布特征

       CC组中4例入组者晶状体前囊膜中eccDNA的数量约是ARC组4例入组者的3倍（图1A~D），在去除线粒体DNA后CC组中eccDNA数量仍较多，约是ARC组的2倍，且趋势较为一致（图1E~F）。CC组中晶状体前囊膜eccDNA中GC含量约为46.44%，较ARC组48.61%降低（图1G~I）。

图 1 晶状体前囊膜中eccDNA的数量及GC含量的分布特征
Figure 1 Distribution characteristics of eccDNA quantity and GC content in the anterior lens capsule

20251211113937_7946.png
(A) 4例CC患者及4例ARC患者晶状体囊膜eccDNA数量柱状图；（B）4例CC患者及4例ARC患者晶状体囊膜eccDNA数量统计图；（C）4例CC患者及4例ARC患者晶状体囊膜每百万映射读取的 eccDNA柱状图；（D）4例CC患者及4例ARC患者晶状体囊膜每百万映射读取的 eccDNA统计图；（E）去除线粒体（mitochondria，MT）后，4例CC患者及4例ARC患者晶状体囊膜每百万映射读取的 eccDNA柱状图；（F）去除线粒体（mitochondria，MT）后，4例CC患者及4例ARC患者晶状体囊膜每百万映射读取的 eccDNA统计图；（G）晶状体囊膜eccDNA中GC含量密度图；（H）晶状体囊膜eccDNA中GC含量统计图；（I）晶状体囊膜eccDNA中GC含量均数统计图，*表示P < 0.05，**表示P < 0.01。
(A) Bar chart of eccDNA number in lens capsules from four HIV-infected complicated cataract (CC) patients and four age-related cataract (ARC) patients. (B) Statistical analysis of eccDNA number in lens capsules from CC and ARC patients. (C) Bar chart showing the number of eccDNA per million mapped reads in lens capsules from CC and ARC patients. (D) Statistical analysis of eccDNA per million mapped reads in CC and ARC patients. (E) Bar chart showing eccDNA per million mapped reads after removal of mitochondrial (MT) DNA in CC and ARC patients. (F) Statistical summary of eccDNA per million mapped reads after removal of mitochondrial (MT) DNA in CC and ARC patients. (G) Density plot of GC content in eccDNA from lens capsule samples. (H) Statistical analysis of GC content in eccDNA from CC and ARC groups. (I) Comparison of mean GC content in eccDNA between CC and ARC groups. *, P < 0.05, **, P < 0.01.

2.2 晶状体前囊膜中eccDNA的长度分布特征

       ARC与CC组样本中超过90%的eccDNA长度低于5000bp，故选取该区域进行长度分布分析（图2A）。ARC组与CC组的eccDNA平均长度比较差异无统计学意义（P>0.05），均集中分布于1 200~1 800 bp区间（图2C）。值得注意的是，CC组在2 000~2 200 bp范围内呈现次高峰分布特征，而ARC组在该区域在中分布明显降低（图2C）。在eccDNA的密度分布中，分布最密集的区间为1 000~2 000 bp（图2B），与长度分布类似，且CC组长度大于1 000 bp的eccDNA 分布较ARC组更多。

图 2 晶状体前囊膜中eccDNA的长度分布特征
Figure 2  Length distribution characteristics of eccDNA in the anterior lens capsule

20251211114054_6842.png
(A) CC患者及ARC患者晶状体囊膜eccDNA长度累积频率曲线；（B）CC患者及ARC患者晶状体囊膜eccDNA长度分布密度图；（C）CC患者及ARC患者晶状体囊膜eccDNA平均长度小提琴图，ns表示P > 0.05。
(A) Cumulative frequency curves of eccDNA length in CC and ARC patients. (B) Density distribution of eccDNA lengths showing the most concentrated range between 1,000–2,000 bp. (C) Violin plots of average eccDNA lengths in both groups. ns, P > 0.05.

2.3 eccDNA基因组注释

       在ARC组及CC组中，晶状体前囊膜eccDNA的分布来源呈现相似特征，其中CpG岛、5´-非编码区和外显子区在两组中均占据前3位，而内含子区、下游序列及上游序列占比最少（图3）。两组eccDNA来源基因组元件比例的比较中，CC组中CpG岛来源的占比较ARC组减少。

图3 两组晶状体囊膜eccDNA在基因组元件上的分布
Figure 3  Genomic element annotation of eccDNA in CC and ARC groups

20251211114203_3170.png
3UTR：3´-非编码区，5UTR：5´-非编码区，CpG：CpG岛，Exon：外显子区，Gene2KD：下游序列，Gene2KU：上游序列，Intron：内含子区，ns表示P > 0.05，*表示P < 0.05。
3UTR: 3’untranslated region; 5UTR: 5’untranslated region; CpG: CpG island; Exon: exon region; Gene2KD: downstream sequence; Gene2KU: upstream sequence; Intron: intron region. ns, P > 0.05; *, P < 0.05.

2.4 eccDNA相关差异表达基因的生物学功能预测

       通过对两组eccDNA来源的亲本基因进行比对分析，共识别出399个eccDNA关联基因。图4A展示了CC组与ARC组间eccDNA关联基因的差异表达情况（|log2FC|>1，P<0.05），重点标注了显著上调和下调的差异基因。分析结果显示，与ARC组相比，CC组有71个显著上调基因及30个显著下调基因（图4B）。通过KEGG通路富集分析，明确这些差异基因主要涉及钙信号通路、Apelin信号通路和cGMP-PKG信号通路，提示eccDNA可能对CC患者晶状体前囊膜代谢功能存在潜在调控作用（图4C）。

图4 ARC组及CC组晶状体囊膜eccDNA相关基因的差异富集分析结果 
Figure 4  Differential expression and functional enrichment of eccDNA-associated genes in CC and ARC patients

20251211114253_5217.png
(A) CC患者与ARC患者晶状体囊膜eccDNA相关差异基因火山图；（B）CC患者与ARC患者晶状体囊膜eccDNA相关差异表达基因热图；（C）晶状体囊膜eccDNA相关差异表达基因的KEGG富集分析气泡图。
(A) Volcano plot displaying differentially expressed eccDNA-associated genes between CC and ARC groups. (B) Heatmap illustrating expression patterns of upregulated and downregulated eccDNA-related genes. (C) KEGG pathway enrichment bubble plot of significantly altered genes.

3 讨论

       eccDNA与发育和衰老密切相关，然而目前人们对其在眼部疾病中的认知仍十分有限，eccDNA在眼部疾病中的分布和功能仍不清楚，特别是在合并HIV感染患者的白内障中。本研究对合并HIV感染的CC患者与ARC患者晶状体囊膜中的eccDNA进行了系统分析，包括其数量特征、长度分布规律、基因组元件组成及关联差异基因的功能富集。结果显示两组患者晶状体囊膜eccDNA在分布特征与生物学功能层面均存在差异，该发现为深入解析eccDNA在CC患者白内障发生、发展中的分子机制提供了新的研究视角与理论依据。
       随着高效抗反转录病毒疗法（highly active antiretroviral therapy, HAART）的不断进步，HIV感染者可以获得更长的寿命，使研究者能够观察到HIV和HAART对眼部的长期影响。在HIV感染者中，白内障是主要的致盲原因[12]，HIV感染患者通常出现早期和晚期白内障[13]。CD4+T细胞计数<200 / E的HIV感染患者发生白内障的风险增加[14]。无眼部机会性感染的AIDS患者白内障的发生可能比普通人群更早，在各年龄段中均常见[2, 15]。接受HAART治疗的慢性HIV感染者发生白内障、视网膜病变和视网膜神经纤维变薄的风险增加，可能是慢性炎症和免疫激活引起[16]。HIV感染者白内障手术风险增加主要与免疫缺陷和HAART相关，但不能排除加速衰老的可能[17]。本研究发现，eccDNA在合并HIV感染的CC患者的晶状体囊膜中大量累积，可能是由于HIV感染或使用HAART治疗后导致晶状体囊膜衰老加速，进而引起eccDNA在其中的积累。尽管HAART显著改善了HIV感染患者的生存期和免疫功能，但已有研究表明长期治疗与多种代谢障碍、线粒体毒性、DNA甲基化改变等相关[18, 19]。这些代谢应激和线粒体功能障碍同样可能诱导DNA损伤，增加eccDNA生成。此外，HAART中的核苷类逆转录酶抑制剂可影响线粒体DNA复制和修复，也可能间接干扰核基因组稳定性。
       在一项探讨合并高度近视患者白内障眼晶状体前囊中eccDNA的存在情况的研究中，采用Circle-Seq确定单纯核性白内障患者和核性白内障合并高度近视患者（HM）晶状体前囊的 eccDNA 和基因表达差异，发现单纯核性白内障患者和核性白内障合并高度近视患者中的eccDNA长度范围为0.017 kb~9.9 Mb，在0.2 kb和0.5 kb处检测到两个明显的峰，而差异表达的eccDNA大小范围为0.05~57.8 kb，在0.1 kb和0.5 kb处观察到两个明显的峰[10]。本研究中，ARC组与CC组的eccDNA平均长度未见显著差异，均集中分布于1 200~1 800 bp区间，CC组在2 000~2 200 bp范围呈现次高峰分布特征，而ARC组在该区域中分布明显降低。在eccDNA的密度分布中，分布最密集的区间为1 000~2 000 bp，CC组长度大于1 000 bp的eccDNA 分布较ARC组更多。这说明eccDNA在白内障眼中很常见，并提示eccDNA可能在白内障中发挥着一定的作用，明确不同白内障中eccDNA的总体特征及差异有助于我们更好地探究eccDNA在白内障中的作用。
       eccDNA有助于基因扩增和信号通路调控，可以通过直接增加拷贝数或充当反式作用因子（如超级增强子）提供有效的基因扩增方法[20]。在酵母中，eccDNA的积累和丢失会影响所携带基因的拷贝数来帮助酵母快速响应选择压力并适应不断变化的环境[21]。eccDNA与发育和衰老密切相关，在酵母和哺乳动物中随着衰老而不断累积[22]。本研究中，CC组中晶状体前囊膜eccDNA中GC含量较ARC组下降，晶状体前囊膜eccDNA分布来源占比最高的3个基因元件均为CpG岛、5´-非编码区和外显子区，CC组中CpG岛来源的占比较ARC组减少，提示HIV或HAART可能影响表观遗传调控机制，如DNA甲基化模式重塑或启动子区域不稳定，进而影响基因转录活性。差异基因主要富集的通路多与钙信号通路、Apelin信号通路及环磷酸鸟苷/蛋白激酶G（cyclic guanosine monophosphate/protein kinase G, cGMP/PKG）信号通路相关。Apelin/APJ在人体多种组织和细胞中广泛表达，具有抗氧化、维持体内平衡和抗细胞凋亡等多种重要生物学功能[23, 24]。大量研究表明Apelin对氧化应激有保护作用[24]。近期研究表明，Apelin-13通过抑制氧化应激诱导的细胞凋亡对晶状体上皮细胞（human lens epithelial cell, HLEC）发挥保护作用，减少HLEC中的氧化损伤和细胞凋亡[25]。在成人高度近视患者中，cGMP/PKG通路受到抑制，Apelin通路表达下调，抑制视网膜神经节细胞（retinal ganglion cell, RGC）中的cGMP/PKG和Apelin信号通路，会造成视觉形觉剥夺豚鼠和小鼠的RGC损伤[26]。cGMP-PKG对视网膜细胞中的氧化磷酸化有负调节作用，尤其是在视网膜色素变性的情况下。当PKG受到抑制时，与线粒体活动相关的基因表达增加，而PKG的激活会降低这些基因的表达，表明退化的感光细胞中环磷酸鸟苷水平和 PKG活性的升高会损害能量代谢，导致光感受器细胞死亡[27]。cGMP-PKG通路也参与细胞存活和抗氧化反应[28]。这些信号通路与细胞抗氧化、防凋亡和能量代谢密切相关，提示eccDNA在CC中不仅是被动产物，也可能介导一种“适应性重编程”。在病毒持续感染及治疗相关慢性炎症背景下，晶状体上皮细胞可能试图通过eccDNA调控的方式维持代谢稳态或延缓退化过程，这与肿瘤中eccDNA介导耐药和生存优势的机制存在共通点。因此，在合并HIV感染的白内障患者晶状体囊膜中，eccDNA可能通过调控基因扩增，潜在影响了CC患者的晶状体前囊膜代谢功能，但具体机制仍有待进一步探究。
       本研究利用滚环扩增技术与circle-seq方法对晶状体囊膜样本eccDNA全长序列进行测序。结合生物信息学分析，系统揭示了合并HIV感染的CC患者与ARC患者晶状体囊膜中eccDNA的分子特征，包括其数量、大小、分布规律、基因组元件构成及基因功能富集。研究发现eccDNA可能通过调控基因表达影响晶状体前囊代谢功能，进而参与CC病理进程。需要指出的是，本研究受限于样本规模且未对eccDNA相关差异表达基因的具体生物学机制进行进一步验证，关于eccDNA在CC中的具体作用机制仍有待深入研究。

声明

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利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突。

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1、广东省医学科学技术研究基金项目（A2024526）。
This word was supported by Guangdong Provincial Medical Science and Technology Research Fund Project (A2024526).This word was supported by Guangdong Provincial Medical Science and Technology Research Fund Project (A2024526). ( )
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一亿年进化出的晶状体有多重要？

How important is the lens evolved in 100 million years?

发布于: 2022-12-01
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