去铁胺对慢性高眼压青光眼模型鼠视神经保护作用的研究

As the first blindness-leading disease, glaucoma is characterized as selective and progressive loss of retinal ganglion cells. Although glutamate induced excitotoxicity has long been regarded as one of the key causes of retinal ganglion cell loss, recent studies have further reported that glutamate induced excitotoxicity is an oxidative stress similar to “Ferroptosis”. Our previous data have proved that using an iron chelator significantly reduced the damages caused by overdose application of THA in retinal ganglion cell culture. In the present study, it is investigated in vivo and in vitro how glutamate-iron metabolism pathway participates in the pathogenesis of glaucoma in a chronic glaucoma model of rats to elucidate an oxidative damage similar to “Ferroptosis” occurred during the retinal ganglion cell loss in glaucoma. Meanwhile, neuroprotective effects of deferoxamine （DFO） by modulating the glutamate-iron metabolism pathway are observed and the underlying mechanisms are also investigated. The results of this project will help to further understand the pathogenesis of glaucoma and to provide reliable theoretical evidence for the iron intervention therapy in glaucoma.

青光眼是全球第一位的不可逆性致盲性眼病，其临床特征是选择性、进行性视网膜神经节细胞的死亡。一直以来，谷氨酸浓度升高引起的兴奋性细胞毒性学说被认为是青光眼视网膜神经节细胞大量丢失的关键原因之一。新近的研究表明，谷氨酸引起的细胞兴奋毒性是一种类似于“铁死亡”的氧化应激过程。本研究团队的前期研究结果显示应用铁离子螯合剂能有效减低谷氨酸对视网膜神经节细胞的毒性损伤。基于以上发现，本研究拟从体内和体外两个方面系统探讨谷氨酸-铁离子代谢通路在慢性青光眼模型大鼠发病中的作用，以明确青光眼视网膜神经节细胞存在着类似于“铁死亡”的氧化应激损伤。同时，研究特异性铁离子螯合剂去铁胺（DFO）对谷氨酸-铁离子代谢通路的调控作用及其可能的线粒体介导机制，以明确DFO在慢性青光眼模型鼠中的神经保护作用。进一步阐明青光眼的发病机制，为青光眼的铁离子干预治疗提供可靠的理论依据。

视网膜神经节细胞（RGCs）不可逆的死亡是青光眼发病的病理基础。如何保护RGCs并减少RGCs的丢失是青光眼治疗的重点和难点。既往关于青光眼导致RGCs死亡的学说有很多种，但到目前为止都无法从单一学说解释并治疗青光眼。因此，我们仍然迫切的需要探索新的RGCs损伤机制并寻找新的治疗靶点。铁死亡（Ferroptosis）是一种新鉴定的调节性细胞死亡方式，表现为铁依赖的致死性脂质氧化物积累。最近的研究表明，铁死亡涉及多种疾病，例如肿瘤，神经退行性疾病和中风等（这些疾病很多与青光眼都存在着相似的病理特征），但是铁死亡与青光眼的关系还未见报道。本项目中，我们采集并分析了临床中青光眼患者和非青光眼患者血清铁水平，发现青光眼患者血清总铁含量高于非青光眼患者，初步证实了青光眼与铁代谢的关系。随后我们构建动物青光眼模型模拟了临床中青光眼患者的发病过程，通过转录组测序发现青光眼造模可以导致视网膜中29个铁代谢相关基因转录水平的改变。通过检测与铁死亡相关指标的变化，如二价铁离子、三价铁离子、氧化还原指标（GSH、NADPH和MDA）、蛋白转录翻译指标（GPX4和ACSL4）和形态学指标（线粒体超微结构）等，明确了青光眼造模可以在疾病的早期导致视网膜内铁离子蓄积，蓄积的铁离子进一步打破细胞内原有的氧化还原平衡体系，导致细胞内致死性脂质氧化产物的蓄积而诱使RGCs发生铁死亡。口服铁离子螯合剂（DFP）可以消除青光眼条件下视网膜中铁离子的蓄积，进而阻止RGCs发生铁死亡，从形态学和功能学上保护了RGCs。同时，我们还发现核受体共激活因子4（NCOA4）介导的铁蛋白重链（FTH1）自噬降解是导致青光眼RGCs中游离铁蓄积的原因之一，敲低NCOA4的表达可以减少FTH1降解并从根源上降低视网膜中游离铁水平。总之，本项目首次揭示了铁死亡与青光眼之间的关系，明确了青光眼铁代谢紊乱的上游机制，证实了铁离子螯合剂对青光眼的保护效果和具体机制，为今后治疗青光眼提供了新的治疗靶点和切实可行的治疗思路。