自然可见光对变性视网膜神经节细胞的损伤及其机制研究

Most studies on light-induced retinal injury are focus on RPE cells and photoreceptors. Retinal ganglion cell loss is thought to be solely a consequence of secondary events associated with photoreceptor loss. But ganglion cell loss does not pause when photoreceptor getting better.Previous results from the applicant indicate that visible light causes RGCs dying via apoptosis when cells are at reduced bio-energetic state. The applicant therefore first present the hypothesis that visible light can be a sencondary insult to RGCs when they are in energetic compromised state as might occur in some pathological conditions. Several techniques will be used in vitro and in vivo studies to determine the morphology and function of RGCs and retina, such as ICC,IHC,siRNA,ERG,VEP etc. The applicant will elaborate the possible mechanisms of visible light-induced degenerated retinal ganglion cell death as well. We expect the results will provide a new approach and theoretical foundation to further clinical therapy for rescue retinal ganglion cell in retinal diseases especially in light related retinal diseases (eg. AMD)..

光对变性视网膜神经节细胞(RGCs)的损伤一直未引起研究者重视。既往光对视网膜的损伤研究主要集中在视网膜色素上皮和光感受器，认为光损伤造成RGCs的丢失是继发于视网膜光感受细胞受损的结果，但改良光感受器状态后RGCs的损伤并未见好转。申请者前期研究发现RGCs处于低能量状态时，自然可见光能通过作用其线粒体使RGCs发生凋亡。由此，本项目首次提出光对变性RGCs损伤的创新性理论：当RGCs处于病理状态时，正常状况下不会对视网膜造成损伤的自然可见光可能通过直接作用于线粒体损伤RGCs从而造成对视网膜的二次损伤。本项目拟运用免疫组化，基因沉默，ERG,VEP等技术，分别在体内及体外环境检测RGCs线粒体形态功能的变化与视网膜功能的相关性，阐明光对变性RGCs的损伤机制，为开发临床新药用于延缓视网膜疾病中神经节细胞的凋亡和治疗与光损伤相关的视网膜疾病（如AMD）开辟新的思路和奠定相关实验室基础。

临床上不少青光眼患者手术后眼压恢复和控制的非常好，但是手术后视网膜神经节细胞(RGCs)渐进式凋亡，患者视功能逐渐下降直至视力完全丧失。自然可见光对变性视网膜神经节细胞(RGCs)的损伤一直未引起研究者足够的重视。既往自然可见光对视网膜的损伤研究几乎都集中在视网膜色素上皮和光感受器，认为光损伤造成RGCs的丢失是继发于视网膜光感受细胞受损的结果，但改良光感受器状态后RGCs的损伤却并未见好转。本项目的主要研究内容是（1）通过在体实验验证光对变性RGCs损伤的创新性理论：当RGCs处于病理状态时，正常状况下不会对视网膜造成损伤的自然可见光可能通过直接作用于线粒体损伤RGCs从而造成对视网膜的二次损伤；（2）通过在体和离体实验确认自然可见光对变性视网膜神经节细胞损伤过程中的关键分子，掌握其损伤的具体分子机制；（3）通过离体实验对比研究线粒体呼吸链膜蛋白复合体II和III损伤与光损伤机制的异同。通过对本项目的研究发现(1)在体实验表明当大鼠的视网膜已经处于病理状态时(缺血再灌注损伤后），原本不会对大鼠视网膜神经节细胞构成伤害的自然可见光（2000lux）能够大大加重其损伤；（2）在体和离体实验表明AIF和endonuclease G是自然可见光对变性视网膜神经节细胞损伤过程中的关键分子，自然可见光对变性视网膜神经节细胞的损伤机制是线粒体依赖的Caspase-independent pathway,在此过程中，AIF和endonuclease G从线粒体直接释放至细胞质，最后转移至细胞核导致细胞凋亡；（3）通过离体实验对比研究线粒体呼吸链膜蛋白复合体II和III损伤与光损伤机制发现其相同之处在于Caspase抑制剂均不能延缓细胞的凋亡，而Necrostatin抑制剂能有效的阻止细胞凋亡，损伤过程中都能导致p-p38与HO-1等分子的表达增加。而不同之处在于光损伤中AIF被激活，但线粒体呼吸链膜蛋白复合体II和III损伤中AIF没有变化。本项目的研究为临床上青光眼患者手术后眼压恢复和控制的非常好，但是视网膜神经节细胞(RGCs)仍然渐进式凋亡，患者视功能逐渐下降直至视力完全丧失提供了一种科学的解释，而对自然可见光对变性视网膜神经节细胞的损伤机制的深入研究又为开发临床新药用于延缓视网膜疾病中视网膜神经节细胞的凋亡和治疗与光损伤相关的视网膜疾病（例如AMD）开辟了新的思路。