趋化因子受体CXCR5对视网膜小胶质细胞激活迁移的调控机理以及在防治年龄相关性黄斑变性的作用研究

Age-related macular degeneration (AMD) is the leading cause of irreversible blindness in the elderly. Retinal microglial cells (MGC) play crucial roles in AMD pathogenesis, but the exact molecular mechanism remains undefined. Our study has found that CXCR5 gene deficiency is the important mechanism that leads to AMD pathogenesis by examining the eye phenotypes of the CXCR5 knockout (KO) mice and that CXCR5 is a key factor that regulates MGC activation states by analyzing MGC activation states and cytokine expression. The objectives of this project are as follows. 1) To investigate the mechanisms that CXCR5 regulates MGC activation states by culturing MGC that are absent or overexpress CXCR5, polarizing them into M1 and M2 activation states, and examining MGC’s gene expression, chemotaxis and phagocytosis. 2) To elucidate effects of MGC on photoreceptor, retinal pigment epithelium (RPE), and choroidal vascular endothelial cells through the cell co-culture models. 3) To discover the new molecular targets and drugs that prevent and treat AMD through the characterization of the cytokines MGC express and examination of their biological activities in vitro and in vivo. 4) To determine the roles of CXCR5 and its ligand CXCL13 overexpression with adeno-associated virus (AAV) vectors in the attenuation of AMD-like features in the CXCR5-KO mice. Therefore, this project will explore the molecular and gene therapy to prevent and treat AMD disease.

年龄相关性黄斑变性(AMD)是老年不可逆致盲的主要原因。视网膜小胶质细胞(MGC)在AMD病理发生起重要作用，但确切的分子机制仍未探明。我们的研究通过检查CXCR5基因敲除(KO)小鼠的表型特征发现CXCR5缺失是AMD发病的重要机制；通过对视网膜MGC的极化处理以及细胞因子的表达分析发现CXCR5是调节MGC激活迁移的关键因子。本项目拟通过培养CXCR5基因缺失与过表达的MGC以阐明CXCR5对MGC激活迁移的调控机理；通过采用细胞共培养模型以明确MGC对光感受器细胞、RPE、脉络膜血管细胞结构与功能的影响；利用蛋白质组学鉴定MGC表达分泌的细胞因子，并确定其体内外生物活性以发现用于防治AMD的新分子靶点与药物；通过AAV载体过表达CXCR5及其配体CXCL13以探索基因治疗在CXCR5-KO小鼠中缓解AMD病理特征的作用。这将是通过分子及基因治疗的方法防范与治疗AMD疾病的重要探索。

年龄相关性黄斑变性(AMD)是老年不可逆致盲的主要原因。视网膜小胶质细胞(MGC)在AMD 病理发生起重要作用，但确切的分子机制仍未探明。本项目是研究与阐明趋化因子受体CXCR5通过调节MGC的极化或激活状态参与AMD病理发生。首先，我们通过检查CXCR5基因敲除(KO)小鼠的表型特征发现CXCR5缺失导致了一些重要的AMD相关的表型特征，例如：视网膜下腔色素沉积，脉络膜血管新增、视网膜下腔有Drusen样沉积物的存在，RPE细胞显示真空化和微粒的增加，感光细胞退化、丢失，Cryab和Aβ在RPE层中的沉积，ZO-1表达量减少，以及炎症因子cox2的表达量升高，等。其次，我们开展了CXCR5基因对缺血再灌注小鼠视网膜损伤的抗炎保护作用等方面研究。重要结果包括：眼压的持续升高致使CXCR5与CXCL13的表达量急剧升高，CXCR5的缺失加剧视网膜小胶质细胞的活化，CXCR5缺失促使ZO-1的表达量降低，其血视网膜屏障（iBRB）受损，以及毛细血管损伤更加严重。然后，我们研究了不同激活状态下小鼠视网膜原代小胶质细胞的转录因子及促炎因子的表达情况，关键数据有：Iba1、CD11b、CD45鉴定了小胶质细胞纯度，IL-4及TNF-a极化MGC的M1和M2形态，发现了不同极化状态的差异表达的基因，炎症因子以及关键转录因子。进行细胞鉴定此课题是通过分子及基因治疗的方法防范与治疗AMD疾病的重要探索。本项目的科学意义有：发现老龄CXCR5基因敲除小鼠是一个研究视网膜色素变性及老年性黄斑变性的动物模型，确定趋化因子受体CXCR5是防止视网膜损伤的一个新的靶标基因，阐明感知和促炎因子介导的MGC极化是视网膜神经变性的重要机制，提供了一些重要的功能性及遗传学资源；为探索小胶质细胞调节机制及视网膜神经炎症疾病机制提供了新的研究与治疗方向与策略。