探讨TLR4-caspase-8信号通路调控炎症小体活化在视网膜缺血再灌注损伤中的作用、机制及治疗

Ischemic retinopathy is one of the most common entities seen in clinical practice and a common cause of visual impairment and blindness. Growing evidence now supports that danger-associated molecular patterns (DAMPs) of retinal ischemia/reperfusion injury (RIR) triggers the activation of microglia to secrete pro-inflammatory cytokines, such as IL-1β, leading to RGC death and retinal tissue damage. Our recent study demonstrated that TLR4-induced caspase-8 signaling pathway activation was essential for the microglia activation, damage of retinal ischemia, and the death of retinal ganglion cells in RIR model. Furthermore, we found that Nod-like receptor family, pyrin domain containing (NLRP)1/NLRP3 was significantly activated in RIR. Therefore, our study will focus on “the effects of TLR4-caspase-8 signaling pathway activation on the regulation of inflammasomes” in RIR animal model to explore its role, molecular mechanism and the protective effects by inhibiting this pathway activation. Above all, this study will find new targets and therapetic approaches for ischemic retinopathy.

视网膜缺血性病变是临床上常见的一大类疾病，其引起的缺血损伤机制复杂，并可引起视网膜神经节细胞的不可逆性死亡，导致严重的视功能损害，因此研究其免疫炎症损伤机制是目前国内外眼科的研究热点之一。我们近期的研究发现Toll样受体（TLR）4-caspase-8信号通路的活化在视网膜缺血再灌注（RIR）损伤过程中发挥关键的致病作用；NLRP1、NLRP3炎症小体在RIR发病过程中也显著活化。由于TLR4-caspase-8信号通路和炎症小体均可诱导IL-1β和IL-18成熟参与炎症免疫反应，因此本研究将以”TLR4-caspase-8信号通路激活调控炎症小体活化“为核心，从免疫学和分子生物学方面，从基因、细胞和分子水平进行系列研究，探讨其在RIR发病过程中的作用，并深入研究其分子机制和针对该通路的保护性治疗。以期阐RIR损伤病变的确切机制和关键靶点，为该类疾病的临床防治提供新的策略。

视网膜缺血性病变是临床常见的一大类眼科疾病，可引起视网膜神经节细胞的不可逆性死亡，导致视力不可逆的损伤,甚至盲目。 视网膜缺血再灌注（RIR）是视网膜缺血性病变的共同病理生理过程。RIR损伤过程中的确切分子信号机制尚不明确、因而缺乏有效的治疗方法。本项目以“Caspase-8-炎症小体-细胞焦亡”信号通路为研究轴线进行了以下研究并取得了相应的成果：（1）我们研究结果证实了在RIR损伤过程中，caspase-8、HIF-1a、炎症小体NLRP3/C4/P12表达均上调，在抑制了caspase-8、HIF-1a、炎症小体NLRP3/C4/P12后，视网膜损伤减轻，提示caspase-8、HIF-1a以及NLRP3/C4/P12参与了RIR损伤过程。（2）进一步的研究证实了caspase-8是通过NF-kB通路对HIF-1a进行调控，而NLRP3/C4/P12的激活是caspase-8通过HIF-1a通路调控的, 初步建立起caspase-8-HIF-1a- NLRP3/C4/P12调控轴。（3）此外NLRP3/C4/P12亦存在相互调控，当抑制了其中一种炎症小体时，另两种炎症小体也受到抑制，提示了在该病的发生过程中可以通过炎症小体间的相互调节来调控免疫炎症反应。（4）更进一步研究发现在RIR中伴随着细胞焦亡的发生。证实了IL-1β前体和调控焦亡的重要分子GSDMD均以依赖caspase-1的方式进行切割的，敲除GSDMD后能明显改善RIR引起的视网膜损伤情况，提示了细胞焦亡在RIR引起的视网膜损伤中起着关键作用。（5）体内体外研究均证实了抑制炎症小体NLRP3/C4/P12后caspase-1和GSDMD的剪切、LDH的释放、IL-1β成熟都显著减少，揭示了炎症小体NLRP3/C4/P12活化后通过caspase-1介导神经炎症与焦亡。（6）我们的研究还证实了caspase-8通过依赖HIF-1a的信号通路调控经caspase-1剪切、GSDMD介导的细胞焦亡。综合上述研究我们提出了RIR发病的新机制即caspase-8-HIF-1α信号通路通过促进炎症小体NLRP3/NLRP12/NLRC4的活化，启动依赖caspase-1的炎症因子分泌与GSDMD的切割活化，继而触发神经炎症与细胞焦亡，为视网膜缺血性病变中的众多眼病的防治提供了新的治疗靶点和理论依据。