VEGF-VEGFR1信号通路在维持角膜神经稳态中的作用及其分子机制

Cornea is the one of the most innervated tissue of human. The dense corneal innervation maintains the health of ocular surface. However, the key signaling that mediates the corneal nerve-epithelium interaction is still unknown. Cornea expresses vascular endothelial growth factor VEGF and soluble VEGF receptor-1, which maintains corneal avascularity. In our previous study, we found that corneal nerve expresses membrane-bond VEGFR1. Blocking of VEGF-VEGFR1 signaling by neutralizing antibody caused the appearance of corneal denervation in normal mice. In vitro, blocking VEGFR1 caused the suppression of neurite outgrowth and axonal pruning in TG neurons. Based on the above finds, here we will explore the mechanisms of VEGF-VEGFR1 signaling in the maintenance of corneal epithelial-nerve homeostasis, by using the mouse model in vitro coculture model of corneal epithelial cells and trigeminal ganglion. The purpose of this study is to provide new targets for the therapy of neurotropic keratopathy such as diabetic keratopathy and infectious keratitis.

角膜是人体神经分布最为丰富的组织之一，丰富的神经支配维持着角膜的正常功能，但维持角膜神经稳态的分子机制尚不清楚。正常角膜上皮表达血管内皮生长因子VEGF及其可溶性受体VEGFR1，维持角膜的无血管特性。我们的前期研究发现：角膜神经表达膜结合型受体VEGFR1，阻断VEGF-VEGFR1通路会引起正常小鼠角膜神经出现退行；同时，体外封闭VEGFR1不仅抑制三叉神经节细胞轴突生长、分支，而且导致异常的轴突修剪与退行，提示VEGF-VEGFR1通路是调控角膜神经稳态的关键。基于此，本项目拟通过正常小鼠和感觉神经元VEGFR1特异性敲除小鼠模型，结合角膜上皮和三叉神经节体外共培养模型，深入研究VEGF-VEGFR1通路在维持角膜神经稳态中的关键作用及其调控机制，探讨干预该通路在角膜神经退行性疾病（如糖尿病、感染性角膜炎）的治疗及临床转化的可行性，为角膜神经退行相关疾病的治疗提供新的靶点和干预策略。

本课题计划通过转基因动物模型，结合角膜上皮和三叉神经节细胞体外共培养模型，研究VEGF-VEGFR通路在维持角膜神经稳态中的关键作用。经过4年的研究，本课题主要在以下几方面取得了进展：1、系统研究了VEGF及VEGFR家族在角膜神经维持中的作用，发现VEGFB可通过改善神经元线粒体功能，促进糖尿病角膜上皮修复及神经再生，结膜下注射贝伐单抗导致角膜神经退行，角膜上皮修复延迟，且该抑制作用与角膜神经相关因子的表达下降密切相关；2、阐明了角膜上皮表达神经相关因子与角膜神经的关系，并筛选到NGF/GDNF在维持角膜神经稳态中的关键作用；3、阐明了间充质干细胞通过分泌TSG-6调控巨噬细胞极化，调控角膜缘干细胞活化促进糖尿病角膜上皮损伤再生；4、小分子化合物Ac2-26通过调控免疫细胞浸润，炎症因子表达抑制角膜瘢痕形成；5、间充质干细胞外泌体可通过抑制角膜上皮NLRP3信号通路活化，调控炎症因子表达，抑制干眼眼表损伤。