炎症网络和表观遗传修饰在糖尿病视网膜病变的线粒体机能障碍中的作用机制

Mitochondria dysfunction and inflammation interacted each other in the retina and its capillary cells in diabetes. But the pathology is still unclear. epigenetic modifiation of mtDNA is still in its incipient stages. This research at first set up retinal endothelial cells in hyperglycemia condition and diabetic rat models and investigates the function of mitochondria and injury of mtDNA and associated epigenetic modifcations. Then in cytokine network and signaling pathway level, in order to investigate HMGB1 as the center of diabetic retinopathy in mitochondrial dysfunction inflammation and epigenetic modification of the relationship; and finally we try to find drugs or molecular biology approach to reverse the changes in epigenetic regulation of diabetic retinal to maintain mitochondrial homeostasis, thereby providing new targets for controlling the progression of diabetic retinopathy .

在糖尿病的视网膜和血管细胞内存在着线粒体的功能障碍和炎症反应的相互作用，但机制不明。本研究拟首先通过建高糖培养的视网膜血管内皮细胞系和在体的糖尿病大鼠模型，检测视网膜组织和细胞内线粒体的功能，结构，mtDNA的损伤情况和与之相关的表观遗传修饰表达，探讨高糖状态对糖尿病视网膜血管细胞和神经细胞的线粒体损伤作用机制；然后在细胞因子网络、信号通路调控和基因敲除小鼠等水平，以HMGB1为中心探讨糖尿病视网膜病变的线粒体机能障碍中，炎症反应与表观遗传修饰的关系；最后利用药物和分子生物学途径，来逆转上述表观遗传调控的改变，以维持线粒体的稳态，从而为控制糖尿病视网膜病变的进展提供新的靶点。

本课题研究内容按预定进度安排如期进行，并取得了相应的结果。.本项目首先验证了HMGB1在高糖动物与细胞中的高表达，然后以HMGB1为中心探讨糖尿病视网膜病变中炎症反应与表观遗传修饰的关系。HMGB1作为炎性因子参与了高糖诱导的线粒体损伤，本研究在炎性细胞因子和信号转导通路两方面入手，在体外实验和大鼠模型两个水平上，探讨炎症反应与线粒体表观遗传修饰的关系。本研究一方面验证了HMGB1通过NF-KB与SOD2起作用可能是糖尿病视网膜病变发生发展的机制之一。HMGB1通过表观遗传途径降低SOD2的表达从而影响糖尿病视网膜病变的发生发展。另一方面验证了在糖尿病视网膜病变模型中，HMGB1和NLRP3炎症体各组成成分处于高表达。通过沉默和过表达NLRP3的基因，检测下游炎症因子IL-1β和IL-18，我们发现抑制NLRP3炎症体活化可减轻HMGB1诱发的糖尿病视网膜病变。HMGB1诱导的NLRP3炎症体活化与视网膜细胞凋亡相关，HMGB1诱导NLRP3炎症体活化引发的炎症反应可能与视网膜细胞凋亡存在交互作用。SFN可以减轻体内和体外高糖诱导的视网膜炎症和氧化应激，并激活抗氧化Nrf2途径并抑制NLRP3炎性小体的形成。