| 成果名称: | PGC-1α介导的线粒体生物能量治疗在青光眼早期防治中的机制研究 |
| 完成单位: | 中山大学 |
| 主要人员: | 张秀兰、廖东江、陈士达、樊倩、王伟、高新博、黄文敏、徐晓平 |
| 介绍: | 世界卫生组织（WHO）资料提出，致盲眼病已成为继肿瘤、心血管疾病之后的第三大危害人类健康之疾患。而青光眼疾病是我国乃至全世界最常见的且第一位的不可逆性致盲眼病，它给人类的光明健康造成了巨大的威胁，对社会造成了沉重的经济负担。然而，青光眼发病机制迄今尚未完全阐明，其发病机制、早期诊治、及神经保护治疗等研究已成为21 世纪眼科基础和临床研究工作的重点之一。本项目在国家自然科学基金(81170849)的支持下，对青光眼发病机制以及青光眼诊疗方面进行了系统地研究，并取得了以下创新性成果： 1. 首次阐释PGC-1α和SIRT1蛋白在血清剥夺RGC-5模型上的时空表达；药理学实验结果显示，SIRT1激动剂白藜芦醇(Resveratrol)具有保护RGC-5免受缺血模型诱导的细胞凋亡，而SIRT1拮抗剂烟酰胺(Nicotinamide)则进一步促进细胞凋亡的发生;PGC-1α蛋白在药理学刺激下总体表达水平并不改变，但是发生从胞浆向胞核的蛋白穿梭；进一步研究发现，在SIRT1蛋白水平升高，PGC-1α蛋白发生核浆重置的下游，白藜芦醇作用下的细胞线粒体合成蛋白TFAM水平随之升高，线粒体基因拷贝数以及胞内线粒体数量增加，线粒体膜稳定性增加，线粒体氧化呼吸链蛋白释放减少，细胞免于凋亡；而烟酰胺则起相反的作用。 2. 进行了PGC-1α参与线粒体生物合成及白藜芦醇神经保护作用的机制研究：1) Western Blotting 实验验证了白藜芦醇作用下，蛋白表达总量不变的PGC-1α可以从胞浆穿梭至胞核；2)PGC-1α入核后与NRF1蛋白结合，形成PGC-1α/NRF1蛋白胞核复合体，进一步激活了下游基因的转录，如TFAM等的表达显著升高；3)白藜芦醇作用下PGC-1α入核后促进线粒体内mtDNA表达增加、合成数量增加，线粒体功能的到显著改善；同时稳定血清剥夺RGC-5细胞线粒体膜电位水平，线粒体膜电位恢复正常水平，可降低凋亡总蛋白caspase3和剪切体caspase-3以及细胞色素氧化酶C蛋白的表达，细胞凋亡减少。 3. 探讨了PGC-1α参与线粒体生物能量合成及白藜芦醇神经保护作用的机制研究：1) 在大鼠视神经创伤模型上，免疫荧光金标记视网膜神经节细胞，发现了视网膜神经节细胞在视神经创伤后的数量丢失是时间依赖性的，同时发现caspase-3和剪切体caspase-3在视网膜神经节细胞上表达增加；2) 通过免疫荧光定位，PGC-1α与SIRT1蛋白在视网膜神经节细胞上表达，同时也表达在视网膜内外颗粒层的细胞上；3) 大鼠腹腔注射白藜芦醇能够抑制视神经创伤造成的视网膜神经节细胞的凋亡。同时上调PGC-1α与SIRT1蛋白在视网膜神经节细胞的表达；4)我们跟美国Iowa大学合作，引进慢性高眼压转基因小鼠，将在这一更加接近青光眼发病机制的动物模型上探索线粒体生物能量治疗对视网膜神经节细胞的保护作用。 4. 验证了Tg-MYOCY437H转基因小鼠作为慢性高眼压模型的基因型以及表现型，发现Tg-MYOCY437H转基因小鼠中，突变的MYOC蛋白在房角组织中表达，而不在视网膜上表达，提示房角结构异常而引起眼压的升高；该小鼠在出生后3-4月开始眼压升高，而视网膜神经节细胞在出生后5个月开始丢失，并随时间而递减。这种高效模拟人类开角型青光眼的动物模型，将为我们探索线粒体生物能力合成保护视网膜神经节细胞提供了有利的研究手段，我们将在后续研究中以此动物模型为基础，进一步探讨线粒体在青光眼发病机制中的作用。 5. 以上有关细胞方面的研究结果，已发表了论文: "Dynamic Mobilization of PGC-1α Mediates Mitochondrial Biogenesis for the Protection of Resveratrol to RGC-5 Cells during Serum Deprivation. Apoptosis. 2013 Jul;1. 8(7):786-799"及其他论文。 6. 以本项目研究结果，参加了2011、2014及2015年美国国际视觉科学和眼科学会议(ARVO)；2011、2012、2014及2015年中华医学会第十七次全国眼科学术大会等多项国内及国际会议。 7. 本课题经费培养了4名博士、1名硕士。其中樊倩的2013年博士毕业论文《PGC-1α介导线粒体生物合成对RGC5在血清剥夺损伤中的机制研究》获得评审专家的一致好评。 8. 在深入开展该课题过程中，又发现氧化应激致使RGCs处于失稳态状态，使我们提出了"亚炎症状态可能同样存在于青光眼的发生发展中"这一科学假说，获得了2013年国家自然科学基金面上项(81371008)"亚炎症在青光眼发病机制中的研究"资助，在该基金的支持下，2014年我们重点研究了在视神经损伤的动物模型中，玻璃体腔注射曲安奈德对视网膜节细胞及小胶质细胞的影响，并发表论文。 9.本课题经费还资助了多个临床研究项目，重点研究了正常人和青光眼病人的眼部解剖结构以及房水因子表达等,并发表了一系列的临床文章。 |
| 批准登记号: | 粤科成登（2）字【2017】0150 |
| 登记日期: | 2017-05-24 |
| 研究起止时间: | 2012.01 至2015.12 |
| 所属行业: | 卫生和社会工作 |
| 所属高新技术类别: | 生物医药与医疗器械 |
| 评价单位名称: | 国家自然科学基金委员会 |
| 评价日期: | 2015.12.17 |
