川芎嗪抑制糖尿病视网膜病变中ox-LDL/LOX-1/内质网应激通路诱导的视网膜微血管内皮细胞损伤的机制研究

Tetramethylpyrazine (TMP) is a traditional Chinese medicine that is effective in treating diabetic retinopathy (DR). However, the pharmacological mechanism is still unknown. Recent studies have shown that oxidized low density lipoprotein (ox-LDL) exists in the retina of DR patients. It induces the dysfunction of multiple cell types in retina, including human retinal microvascular endothelial cell (HRMEC). LOX-1 is the specific receptor of ox-LDL and is elevated in the serum of diabetic patients. The combination of ox-LDL and LOX-1 could cause vascular endothelial cell impairment and vascular endothelial growth factor (VEGF) upregulation through the Endoplasmic reticulum stress (ER stress) signaling pathway. The effect of this signaling pathway in HRMEC has not been reported. In our previous study, we found that the expression of LOX-1 and VEGF in HRMEC was elevated after treatment with ox-LDL and was reduced when treated with TMP. In this study, the effect of TMP on HRMEC when damaged by ox-LDL/LOX-1/ER stress pathway in a high blood glucose environment will be observed in vitro. The effect of TMP on a DR rat model with hyperlipidaemia will be observed in vivo. The purpose of this study is to elucidate the pharmacological mechanism of the protective effect of TMP on treating DR, and provide a theoretical basis for this medication.

川芎嗪（TMP）是传统的活血祛瘀中药，已有研究者用其治疗糖尿病视网膜病变（DR）取得较好的疗效，但药理机制未明。研究显示，氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）广泛存在于DR患者视网膜各层组织中，损伤包括人视网膜微血管内皮细胞（HRMEC）在内的多种细胞。ox-LDL与其特异性受体LOX-1结合后，可激活内质网应激反应上调缺氧诱导因子（HIF）-1α和血管内皮细胞生成因子（VEGF）的表达，损伤血管内皮细胞，但该通路在HRMEC中未见报道。本研究组的前期工作发现，在HRMEC中加入ox-LDL后，LOX-1及VEGF表达升高；TMP处理后，两者表达均降低。据此，本研究拟通过体外和体内实验，探索TMP经LOX-1/内质网应激通路对高糖状态下ox-LDL诱导的HRMEC内VEGF表达上调和细胞损伤的抑制作用，及TMP在高血脂的DR大鼠模型中的保护作用。本研究将进一步阐明TMP治疗DR的具体药理机制。

糖尿病视网膜病变（DR）是我国成年人致盲的主要原因之一。近年来有学者将川芎嗪（TMP）用于治疗DR患者，取得较好的疗效，但其具体药理机制未明。本项目组前期研究发现，在缺氧诱导的小鼠视网膜新生血管模型中，TMP 能有效抑制视网膜病理性新生血管形成，下调HIF-1α和VEGF表达，减少视网膜神经细胞凋亡。既往文献提示，LOX-1引起的内皮细胞凋亡和VEGF表达上调对内皮细胞功能紊乱可能有重要作用。基于此，本项目组推测，TMP可能通过调控LOX-1，抑制DR中视网膜微血管内皮细胞凋亡及功能紊乱。. 主要研究内容包括：1）在体外细胞实验部分，检测在高糖环境下，猕猴视网膜微血管内皮细胞RF/6A内LOX-1表达变化、细胞凋亡数量、血管生成数量、凋亡相关蛋白及血管生成相关蛋白的表达；TMP对高糖诱导下上述各指标的影响。2）在临床研究部分，对糖尿病患者开展DR的临床筛查工作，探讨DR患者视网膜微循环和视网膜功能的相关性；同时提出一个基于机器学习的分类器，评价其对筛查和转诊DR患者的有效性。. 研究结果发现：1）高糖可促使RF/6A细胞内LOX-1表达升高，细胞凋亡增多及血管生成能力增强；LOX-1过表达可促进细胞凋亡增多和血管生成能力增强；川芎嗪可抑制高糖诱导的LOX-1表达水平增加，细胞凋亡增加和血管生成能力的增强。这说明TMP可通过调控LOX-1抑制高糖诱导的RF/6A细胞凋亡的增加和血管生成能力的增强。2）RETeval电生理仪在DR患者的筛查工作中具有一定有效性。在中度及重度NPDR患者中，黄斑区血管的血流密度与ERG暗适应时间和振幅明显相关。OCTA和闪光ERG对临床前期及早期的DR预测都具有重要意义。提出了一个基于机器学习的分类器，使用10个容易获得的非眼部变量，识别出需要转诊的DR患者，为基层医疗单位提供临床实践的有效补充工具。相关内容发表SCI论文3篇。. 本项目结果提示TMP可通过调控LOX-1抑制高糖诱导的RF/6A细胞凋亡的增加和血管生成能力的增强，进一步阐明了TMP对DR保护作用的药理机制，为其临床应用提供新的理论基础；对早期DR患者的筛查、转诊、临床特点提出新的手段和观点。