靶向线粒体纳米缓释肽治疗青光眼视神经病变的研究

Mitochondria are the key factors in the pathogenesis of primary open-angle glaucoma and are the core of degenerative lesions of trabecular meshwork (TMs) and retinal ganglion cells (RGCs). However, mitochondrial protection is not satisfactory for TMs and RGCs. On the basis of the previous research, the novel water-soluble mitochondrial targeting short peptide SS31 will be introduced into TMs and RGCs in vitro glaucomatous model and rat intraocular hypertension model by using sustained-release nanoparticle wrapped protein transduction technique. SS31 on the repair of damaged cells and tissues and neuroprotective function will be measured, revealing mitochondrial protection mechanism. The application of siRNA to interfere with mitochondrial UCP2 and ComplexⅠgenes in glaucoma cell injury model and mitochondrial UCP2 knockout mice will be used to observe the survival and mitochondrial function of the cells after sustained-release nano-SS31 treatment, elucidating the mechanism of mitochondrial protection. Our research is expected to provide a long-term and effective target for the treatment of glaucomatous neurodegeneration. It provides experimental basis for the new strategies and new drug development of cell function recovery after glaucoma optic nerve injury.

线粒体是原发性开角型青光眼发病的关键因素，是小梁网细胞(TMs)和视网膜神经节细胞(RGCs)退行性病变的核心，然而目前针对TMs和RGCs的线粒体保护疗效尚不满意。在前期研究基础上，本课题拟利用缓释纳米粒包裹蛋白转导技术将新型水溶性线粒体靶向性短肽SS31导入TMs和RGCs青光眼损伤体外模型及大鼠高眼压青光眼体内模型中，研究SS31对损伤细胞和组织的修复及神经保护功能，揭示其线粒体保护机制。应用siRNA干扰线粒体UCP2基因和线粒体ComplexⅠ基因的青光眼细胞损伤模型及线粒体UCP2基因敲除小鼠模型观察纳米缓释肽SS31处理后细胞的存活及线粒体功能，以期明确其线粒体保护机制。本课题可望为青光眼神经保护提供一种长效高效的蛋白治疗新靶点，为青光眼视神经损伤后细胞功能的恢复提供新策略以及新药的研发提供实验依据。

线粒体是原发性开角型青光眼发病的关键因素，是小梁网细胞(TMs)和视网膜神经节细胞(RGCs)退行性病变的核心，然而目前针对TMs和RGCs的线粒体保护疗效尚不满意。在前期研究基础上，本课题成功构建了FITC标记的线粒体靶向短肽SS31，明确FITC-SS31可持续且有效地与正常及氧化损伤661W细胞线粒体高度结合，并且对氧化损伤下661W细胞具有初步保护作用。我们推测SS31可能通过线粒体途径保护氧化损伤下具有线粒体功能障碍的视网膜相关细胞；建立了纳米可降解二氧化硅包裹线粒体靶向短肽 SS31的有效载药系统，该系统具有良好的生物相容性，SS-31可从二氧化硅中缓慢持续释放并靶向浓聚于线粒体上，提高了药物的半衰期，无全身毒副作用，具有优良的医学应用前景，明确了纳米缓释短肽对661W细胞氧化损伤模型视神经视网膜细胞的长效修复功能。体外实验明确了线粒体靶向短肽SS31对氧化应激下视网膜相关神经细胞的保护作用：①PEDF可以增加氧化应激损伤下视网膜色素上皮细胞中UCP2的表达；②线粒体分裂/融合基因在氧化损伤的RPE细胞中的表达异常，导致ARPE-19细胞的线粒体功能障碍，线粒体的动态平衡被破坏；③线粒体靶向肽SS31可部分通过抑制程序性坏死保护661W细胞，对抗氧化应激引起的损伤；④SS31对氧化应激下的ARPE19细胞有保护作用，其作用可能是通过抑制细胞凋亡，减少线粒体内ROS产生，阻止线粒体膜电位下降，上调抗凋亡基因或下调促凋亡基因的表达等；⑤H2O2可引起661W细胞氧化损伤并诱导自噬；100nM SS31对氧化损伤的661W细胞有抗氧化保护作用并可诱导自噬，bafA1可部分阻断SS31的作用，提示SS31可能通过诱导661W细胞自噬保护应激下661W细胞。体内实验成功建立了两种大鼠青光眼模型，为线粒体靶向肽SS-31对动物模型的视神经保护作用研究提供基础。SS-31可以保护大鼠青光眼模型视网膜神经节细胞的死亡。本课题阐明了SS31对损伤细胞和组织的修复及神经保护功能，揭示其线粒体保护机制，可望为青光眼神经保护提供一种长效高效的蛋白治疗新靶点，为青光眼视神经损伤后细胞功能的恢复提供新策略以及新药的研发提供实验依据。