The purpose of the current study was to elucidate the physiological roles of intraocularly present fatty acid-binding protein 4 (FABP4). Using four representative intraocular tissue-derived cell types, including human non-pigmented ciliary epithelium (HNPCE) cells, retinoblastoma (RB) cells, adult retinal pigment epithelial19 (ARPE19) cells and human ocular choroidal fibroblast (HOCF) cells, the intraocular origins of FABP4 were determined by qPCR analysis, and the intracellular functions of FABP4 were investigated by seahorse cellular metabolic measurements and RNA sequencing analysis using a specific inhibitor for FABP4, BMS309403. Among these four different cell types, FABP4 was exclusively expressed in HOCF cells. In HOCF cells, both mitochondrial and glycolytic functions were significantly decreased to trace levels by BMS309403 in a dose-dependent manner. In the RNA sequencing analysis, 67 substantially up-regulated and 94 significantly down-regulated differentially expressed genes (DEGs) were identified in HOCF cells treated with BMS309403 and those not treated with BMS309403. The results of Gene Ontology enrichment analysis and ingenuity pathway analysis (IPA) revealed that the DEGs were most likely involved in G-alpha (i) signaling, cAMP-response element-binding protein (CREB) signaling in neurons, the S100 family signaling pathway, visual phototransduction and adrenergic receptor signaling. Furthermore, upstream analysis using IPA suggested that NKX2-1 (thyroid transcription factor1), HOXA10 (homeobox A10), GATA2 (gata2 protein), and CCAAT enhancer-binding protein A (CEBPA) were upstream regulators and that NKX homeobox-1 (NKX2-1), SFRP1 (Secreted frizzled-related protein 1) and TREM2 (triggering receptor expressed on myeloid cells 2) were causal network master regulators. The findings in this study suggest that intraocularly present FABP4 originates from the ocular choroid and may be a critical regulator for the cellular homeostasis of non-adipocyte HOCF cells.

The aim of the present study was to elucidate unknown effects of intraocular fatty acids (ioFAs) including palmitic acid (C16:0), stearic acid (C18:0), oleic acid (C18:1), linoleic acid (C18:2), arachidonic acid (C20:4), eicosapentaenoic acid (EPA, C20:5) and docosahexaenoic acid (DHA, C22:6) on the outer blood-retinal barrier (oBRB). For this purpose, human retinal pigment epithelium cell line ARPE19 was subjected to analyses for evaluating the following biological phenotypes: (1) cell viability, (2) cellular metabolic functions, (3) barrier functions by trans-epithelial electrical resistance (TEER), and (4) expression of tight junction (TJ) molecules. In the presence of 100 nM ioFAs, no significant effects on cell viability of ARPE19 cells was observed. While treatment with EPA or DHA tended to reduce non-mitochondrial oxygen consumption, most indices in mitochondrial functions were not markedly affected by treatment with ioFAs in ARPE19 cells. On the other hand, ioFAs except for palmitic acid and stearic acid significantly increased basal extracellular acidification rates, suggesting activated glycolysis or increased lactate production. Interestingly, TEER values of planar ARPE19 monolayer were significantly increased by treatment any ioFAs. Consistently, gene expression levels of TJ proteins were increased by treatment with ioFAs. Collectively, the findings presented herein suggest that ioFAs may contribute to reinforcement of barrier functions of the oBRB albeit there are some differences in biological effects depending on the type of ioFAs.

Background/Objectives: The objective of the present study was to examine the unidentified effects that RHO-associated coiled-coil-containing protein kinase 1 and 2 antagonists exert on the transforming growth factor beta2-induced epithelial–mesenchymal transition of the human corneal stroma. Methods: In the presence or absence of pan-RHO-associated coiled-coil-containing protein kinase inhibitors, ripasudil or Y27632 and RHO-associated coiled-coil-containing protein kinase 2 inhibitor, KD025, we analyzed the following: (1) planar proliferation caused by trans-endothelial electrical resistance and the cellular metabolic characteristics of the two-dimensional cultures of human corneal stroma fibroblasts; (2) the physical properties of a three-dimensional human corneal stroma fibroblasts spheroid; and (3) the gene expressions and their regulators in the extracellular matrix, along with the tissue inhibitors of metalloproteinases and matrix metalloproteinases and the endoplasmic reticulum stress-related factors of the two-dimensional and three-dimensional cultures in human corneal stroma fibroblasts. Results: Exposure to 5 nM of the transforming growth factor beta2 markedly increased the trans-endothelial electrical resistance values as well as the metabolic function in two-dimensional cultures of human corneal stroma fibroblasts. With an increase in stiffening, this exposure also reduced the size of three-dimensional human corneal stroma fibroblast spheroids, which are typical cellular phenotypes of the epithelial–mesenchymal transition. Both pan-RHO-associated coiled-coil-containing protein kinase inhibitors and RHO-associated coiled-coil-containing protein kinase 2 inhibitors substantially modulated these transforming growth factor beta2-induced effects, albeit in a different manner. Gene expression analysis supported such biological alterations via either with transforming growth factor beta2 alone or with the RHO-associated coiled-coil-containing protein kinase inhibitors variants with the noted exception being the transforming growth factor beta2-induced effects toward the three-dimensional human corneal stroma fibroblast spheroid. Conclusions: The findings presented herein suggest the following: (1) the epithelial–mesenchymal transition could be spontaneously evoked in the three-dimensional human corneal stroma fibroblast spheroid, and, therefore, the epithelial–mesenchymal transition induced by transforming growth factor beta2 could differ between two-dimensional and three-dimensional cultured HCSF cells; and (2) the inhibition of ROCK1 and 2 significantly modulates the transforming growth factor beta2-induced an epithelial–mesenchymal transition in both two-dimensionally and three-dimensionally cultured human corneal stroma fibroblasts, albeit in a different manner.

To elucidate the unidentified roles of a selective peroxisome proliferator-activated receptor α (PPARα) agonist, pemafibrate (Pema), on the pathogenesis of retinal ischemic diseases (RID)s, the pharmacological effects of Pema on the retinal pigment epithelium (RPE), which is involved in the pathogenesis of RID, were compared with the pharmacological effects of the non-fibrate PPARα agonist GW7647 (GW). For this purpose, the human RPE cell line ARPE19 that was untreated (NT) or treated with Pema or GW was subjected to Seahorse cellular metabolic analysis and RNA sequencing analysis. Real-time cellular metabolic function analysis revealed that pharmacological effects of the PPARα agonist actions on essential metabolic functions in RPE cells were substantially different between Pema-treated cells and GW-treated cells. RNA sequencing analysis revealed the following differentially expressed genes (DEGs): (1) NT vs. Pema-treated cells, 37 substantially upregulated and 72 substantially downregulated DEGs; (2) NT vs. GW-treated cells, 32 substantially upregulated and 54 substantially downregulated DEGs; and (3) Pema vs. GW, 67 substantially upregulated and 51 markedly downregulated DEGs. Gene ontology (GO) analysis and ingenuity pathway analysis (IPA) showed several overlaps or differences in biological functions and pathways estimated by the DEGs between NT and Pema-treated cells and between NT and GW-treated cells, presumably due to common PPARα agonist actions or unspecific off-target effects to each. For further estimation, overlaps of DEGs among different pairs of comparisons (NT vs. Pema, NT vs. GW, and Pema vs. GW) were listed up. Angiopoietin-like 4 (ANGPTL4), which has been shown to cause deterioration of RID, was the only DEG identified as a common significantly upregulated DEG in all three pairs of comparisons, suggesting that ANGPTL4 was upregulated by the PPARα agonist action but that its levels were substantially lower in Pema-treated cells than in GW-treated cells. In qPCR analysis, such lower efficacy for upregulation of the mRNA expression of ANGPTL4 by Pema than by GW was confirmed, in addition to substantial upregulation of the mRNA expression of HIF1α by both agonists. However, different Pema and GW-induced effects on mRNA expression of HIF1α (Pema, no change; GW, significantly downregulated) and mRNA expression of ANGPTL4 (Pema, significantly upregulated; GW, significantly downregulated) were observed in HepG2 cells, a human hepatocyte cell line. The results of this study suggest that actions of the PPARα agonists Pema and GW are significantly organ-specific and that lower upregulation of mRNA expression of the DR-worsening factor ANGPTL4 by Pema than by GW in ARPE19 cells may minimize the risk for development of RID.