Prdx6基因在UVB辐射诱发角膜细胞损伤过程中的功能及其分子机制研究

Cornea is one of the most sensitive organs to ultraviolet B (UVB). Excessive UVB can lead to the imbalance of antioxidant / prooxidant in corneal cells, which could cause corneal edema, apoptosis, neovascularization, and many biology change. The major intracellular antioxidant system contains SOD, CAT, GPx, and Prdxs. A large number of studies showed the more important role of Prdx6 in protecting the lens oxidative damage than the other antioxidants. The expression of Prdx6 in cornea is higher than the lens, which indicated the critical role of Prdx6 in the cornea. The results of our previous study showed that topical administration of Prdx6 protein can effectively inhibit the cornea damage induced by UVB, however, there were still the following problems need to be study: (1) as a double function protein, the active site of Prdx6 in protecting the cornea from UVB radiation, (2) the function and molecular mechanism of intracellular Prdx6 gene in cornea damage caused by UVB, (3) the subcellular localization of Prdx6 when corneal injury by UVB. Based on our previous work, we will reveal the protection mechanism of Prdx6 on corneal damage induced by UVB from the above three points in the present study. This study will provide new ideas and drug targets for the prevention and cure of cornea damage induce by UVB.

角膜对紫外线B（UVB）最为敏感，过量UVB会导致角膜细胞内抗氧化剂/促氧化剂的失衡，引起角膜水肿、上皮细胞凋亡、新生血管形成，以及许多生物学改变。细胞内主要的抗氧化系统有SOD、CAT、GPx和Prdxs。大量研究表明Prdx6在保护晶状体氧化损伤过程中的作用是其它抗氧化剂不能取代的。而其在角膜中的表达比晶状体还高，这预示着Prdx6在保护角膜方面的重要作用。申请人前期研究结果表明外用Prdx6蛋白可有效的防治角膜UVB损伤，但仍有以下问题需要研究：（1）作为双功能蛋白，Prdx6在保护角膜免受UVB损伤过程中，发挥作用的活性位点；（2）细胞内Prdx6基因在角膜UVB损伤过程中的功能及分子机制；（3）角膜UVB损伤时Prdx6是否发生移位。本项目拟在前期工作的基础上，以上述三点为切入点，揭示细胞内Prdx6对角膜UVB辐射损伤的保护机制。本课题将为防治角膜UVB损伤提供新的思路。

过量UVB会导致角膜抗氧化剂/促氧化剂的失衡。研究表明Prdx6在保护晶状体氧化损伤过程中的作用至关重要。而其在角膜中的表达比晶状体还高，这预示Prdx6在保护角膜方面的重要作用。本项目探讨了Prdx6在防治UVB诱发的角膜上皮细胞氧化损伤过程中的功能和分子机制，主要结果如下：.1、表型研究：① UVB辐射会显著降低角膜上皮细胞的存活率和总抗氧化能力，诱发其发生氧化损伤、内质网应激和凋亡。此现象在Prdx6下调的角膜上皮细胞中更为严重。②过表达野生型Prdx6可有效增加角膜上皮细胞对UVB辐射的抵抗力，能缓解UVB对Prdx6下调细胞的氧化损伤、增加其存活率和总抗氧化能力、抑制凋亡发生。过表达突变型Prdx6无增加细胞总抗氧化能力的作用，但可在一定程度上缓解UVB诱发的氧化损伤及凋亡的发生。③Prdx6的抗氧化和磷脂酶A2活性位点对于角膜上皮细胞抵抗UVB诱发的氧化损伤都是需要的。.2、分子机制：①角膜上皮细胞在无氧化损伤诱因的情况下，低水平的抗氧化剂即可维持细胞的内稳态。Prdx6下调的细胞在UVB辐射下，通过上调其它抗氧化剂的表达来缓解细胞氧化损伤和内质网应激。②角膜上皮细胞中过表达野生型或突变型Prdx6，细胞内蛋白含量激增会影响细胞内环境稳态，细胞会通过上调部分抗氧化剂的表达来缓解蛋白含量激增对细胞内环境的影响；当再有UVB存在时，其诱发的氧化损伤远大于蛋白含量激增对细胞的影响，细胞将采用上调多种抗氧化剂的表达来缓解UVB诱发的氧化应激及巨大量Prdx6所带来的应激状态。③角膜上皮细胞干扰Prdx6，会导致细胞中FASL启动的凋亡过程，p53启动的凋亡过程以及caspase家族代表的凋亡通路的发生。此过程在Prdx6干扰+UVB辐射的情况更为严重。另外抗凋亡基因BCL2在此过程中也有表达变化，以试图抵抗凋亡的发生，但BCL2的作用有限，最终干扰Prdx6角膜上皮细胞的氧化损伤和凋亡的发生不可避免。过表达野生型Prdx6可以有效的抑制FASL起始的凋亡通路以及P53起始的凋亡通路。过表达突变型Prdx6可以在一定程度上抑制FASL起始的凋亡通路，但不能有效的抑制P53起始的凋亡通路。