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Semaglutide ameliorates retinal vascular permeability destruction in diabetic retinopathy by AnxA2-mediated MMP-9 activation and basement membrane remodeling - 17/08/25

Doi : 10.1016/j.biopha.2025.118409 
Chengye Xu a, 1, Ziyu Meng b, 1, Wenjian Lin a, Hongxue Li a, Qian Xu a, Kangqi Zhao a, Yangwen Chen a, Yan Wang a, Wei Zou c, Binglin Kuang c, Hongyu Kuang a,
a The Department of Endocrinology, The First Affiliated Hospital of Harbin Medical University, Harbin, China 
b Department of Endocrinology, Beijing Shijitan Hospital, Capital Medical University, Beijing, China 
c Acupuncture and moxibustion Department Ⅲ, The First Affiliated Hospital of Heilongjiang University of Traditional Chinese Medicine, Harbin, China 

Corresponding author.

Abstract

Background

Diabetic retinopathy (DR), a leading cause of vision loss in diabetes, is driven by basement membrane (BM) thickening and vascular hyperpermeability. While glucagon-like peptide-1 receptor agonists (GLP-1RAs) like semaglutide exhibit pleiotropic benefits, their retinal effects remain controversial. This study investigates the mechanistic role of semaglutide in mitigating DR pathogenesis, focusing on Annexin A2 (AnxA2) and its interplay with BM remodeling.

Methods

A high-fat diet/streptozotocin-induced type 2 diabetic mouse model was established. Retinal histopathology, vascular permeability (FITC-dextran), and ultrastructure (transmission electron microscopy) were evaluated. Integrated proteomics and single-cell RNA sequencing identified AnxA2 as a key regulator. Endothelial-specific AnxA2 overexpression via adeno-associated virus (AAV) and functional assays (Western blot, immunofluorescence and immunohistochemistry) elucidated its role in MMP-9 activation and BM degradation.

Results

Diabetic mice exhibited retinal degeneration, BM thickening (P < 0.05), and elevated vascular leakage (P < 0.001). Semaglutide, but not insulin, reversed these pathologies by restoring AnxA2 expression in retinal endothelial cells (P < 0.05), thereby enhancing MMP-9 activity (P < 0.05) and collagen-IV degradation. Single-cell transcriptomics confirmed AnxA2 downregulation in diabetic endothelial cells (P = 0.027), which was rescued by semaglutide (P = 0.012). AAV-mediated AnxA2 overexpression normalized BM thickness (P < 0.001) and reduced fluorescein leakage (P < 0.001), demonstrating its critical role in MMP-9-dependent ECM homeostasis.

Conclusion

Semaglutide ameliorates diabetic retinal degeneration by upregulating endothelial AnxA2, which activates MMP-9 to degrade pathologically thickened BM and ameliorates retinal vascular permeability destruction. These findings unveil a glucose-independent vascular protection of semaglutide in diabetic retinopathy, positioning AnxA2 as a therapeutic target for early DR intervention.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical Abstract




 : 

Semaglutide ameliorates diabetic retinal degeneration by upregulating endothelial AnxA2, which activates MMP-9 to degrade pathologically thickened BM and ameliorates retinal vascular permeability destruction.


Semaglutide ameliorates diabetic retinal degeneration by upregulating endothelial AnxA2, which activates MMP-9 to degrade pathologically thickened BM and ameliorates retinal vascular permeability destruction.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

Semaglutide upregulates retinal endothelial AnxA2, reducing diabetic vascular permeability.
AnxA2 rescues BM thickening by activating MMP-9 to degrade collagen-IV in DR.
Endothelial AnxA2 is a novel glucose-independent target for early DR intervention.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Diabetic retinopathy, Semaglutide, Annexin A2, Basement membrane, Vascular permeability


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