TREK-TRAAK K2P介导的细胞稳态对视网膜神经元的保护作用及机制研究

Retinal degenerative diseases due to degeneration and damage of retinal neurons are among the major blinding diseases currently. Neuronal protection is still the hotspot of research worldwide.It has indicated recently that TREK-TRAAK K2p channal protein had the potential of protecting retinal neuron and might play a role in the regulation of neuronal protection.Our preliminary study has identified the expression of TRAAK、TREK-1 in rds mice correlated with apoptosis of photoreceptors either spatially or temporally. We will use 661W cells cultured in vitro and rds mice as our object, detecting the changes of cell homeostasis including total cell membrane potential, K2p channel ionic current and apoptotic volume as well as the changes of signals of apoptosis which are downstream located such as CytC, mitochodrial membrane ,Ca2+ and caspases by patch clamp, confocal and other methods. We will explore the role and mechanism of K2p in neuronal protection, and look for the key K2p and its spatial and temporal expression, so that we could provide more evidents for establishing K2p as a new target for prevention and treatment of retinal degenerative diseases.

视网膜神经元变性损伤所致的视网膜变性性疾病是目前主要的致盲眼病之一，视网膜神经元保护仍然是目前世界范围内的研究难点和热点。最近文献数据提示TREK-TRAAK K2p通道蛋白具有潜在的参与视网膜神经元保护的先决条件并可能参与其调控作用。我们先期研究已证实TRAAK、TREK-1在rds小鼠视网膜的时空表达与感光细胞凋亡存在关联。本课题以体外培养的661W细胞和rds变性小鼠为对象，以膜片钳、confocal等方法，检测全细胞膜电位、K2p通道离子电流及凋亡相关容积等细胞稳态的变化以及凋亡信号传递链上位于该变化下游的Cyt C、线粒体膜电位、Ca2+、caspases等凋亡信号的改变；探讨K2p对视网膜神经元保护的作用和机制；找寻参与视网膜神经元保护的关键性K2p及其时空分布规律。为确立K2p作为防治视网膜变性性疾病的新靶点提供更充分的科学依据。

视网膜变性性疾病是目前主要的不可逆转的致盲性眼病之一，是世界性的研究难点和热点。视网膜色素上皮细胞的氧化损伤被认为是许多原发或继发变性性疾病主要的发病机制之一。本课题开展了TREK-TRAAK K2p在拮抗视网膜细胞变性凋亡过程中的作用及其机制的相关研究；同时借助凋亡细胞模型及动物模型，探索了其抑制剂利鲁唑对视网膜变性性疾病防治的可能性及其机制。课题细分六个部分的研究：1，TREK-TRAAK K2p家族三个亚通道蛋白在hRPE细胞的结构及功能性表达；2，K2p在正常小鼠及rds变性小鼠视网膜中的时空表达及其与视网膜细胞凋亡的关系；3，氧化应激情况下激动K2p对于hRPE细胞抗凋亡能力的改善及其对凋亡相关因子及细胞稳态的影响；4，K2p激动剂利鲁唑对tBH诱导凋亡的RPE细胞的保护作用；5，K2p激动剂利鲁唑保护氧化应激诱导凋亡的hRPE细胞的吞噬功能；6，利鲁唑对rd变性小鼠视网膜功能和结构的影响。我们目前的研究结果表明：在体外培养的hRPE细胞和正常小鼠的视网膜可见三种K2p亚通道的表达；在氧化应激诱导的hRPE凋亡损伤模型中三种蛋白表达均下降，但在rds小鼠视网膜随着鼠龄的增加仅有TRAAK表达先升后降；给予K2p激动剂DHA和抑制剂Fluoxetine后见到激动K2p不仅明显提高了氧化应激诱导凋亡情况下hRPE细胞的细胞存活率，而且检测到凋亡抑制因子 Bcl-2、αB-Crystalline及其前体mRNA的表达增加，相反凋亡促进因子Bax、cleaved-Caspase 3及其前体mRNA则表达下降，同时伴随有细胞骨架蛋白F-actin、α-tublin的解聚和溶解以及细胞超微结构的变化；利鲁唑明显保护了氧化应激诱导凋亡的hRPE细胞的特异性吞噬感光细胞膜片和非特异性吞噬荧光微球的能力。需要说明的是利鲁唑对rd变性小鼠视网膜功能和结构影响的实验研究目前尚在观察中。本课题尝试探讨了K2p参与拮抗视网膜色素上皮细胞凋亡变性的保护作用和机制，为确立K2p作为防治视网膜变性性疾病的新靶点提供更充分的科学依据。