RIP1/RIP3介导的程序性坏死在视循环紊乱引起的感光细胞退化中的作用机制研究

In retina, photoreceptor is the key neuronal cell for phototransduction, and its degeneration is the critical reason for vision loss in dry age-related macular degeneration (AMD), yet the underlying mechanism for its death remains elusive. Recently, RIP1/RIP3 mediated necroptosis was shown to play a significant role in photoreceptor loss in various retinal degenerative diseases; however, it is still unknown whether RIP1/RIP3 pathway also affects photoreceptor death in dry AMD. When visual cycle is dysregulated, all-trans-retinal and its adducts accumulate, and lead to AMD-like retinal degeneration in mouse models. Accordingly, visual cycle dysfunction is regarded as the main cause of cell death in dry AMD. Therefore, we propose that abnormal retinoid cycle may activate RIP1/RIP3 pathway and result in photoreceptor necroptosis, which has been verified in our preliminary studies. In this project, we plan to use cell and animal models to further investigate the role of RIP1/RIP3 pathway in photoreceptor necroptosis due to visual cycle dysfunction in vivo and in vitro. Subsequently, therapies targeting RIP1/RIP3 pathway will be developed as a new strategy for dry AMD treatment.

感光细胞是视网膜中将光信号转换为神经冲动的关键神经元细胞，它的死亡退化是造成干性年龄相关性黄斑变性（AMD）中视觉障碍的重要原因，但对于其具体死亡机制的研究依然匮乏。RIP1/RIP3介导的程序性坏死在多种视网膜疾病感光细胞退化中扮演重要“角色”，而它在干性AMD中的作用却尚不明确。视循环紊乱时，类维生素A及其衍生物大量堆积，在小鼠模型中导致视网膜AMD样改变，被认为是干性AMD中细胞死亡的重要诱因。因此，我们猜测在干性AMD发病过程中视循环紊乱可能通过活化RIP1/RIP3通路诱发感光细胞程序性坏死，该假说已经在预实验中得到初步证实。本研究拟通过体内、外实验，从动物模型和细胞水平进一步阐明R1P1/RIP3介导的程序性坏死在视循环紊乱引起的感光细胞退化中的作用机制，并以此为基础探索靶向治疗干性AMD的新策略。

年龄相关性及遗传性黄斑变性严重影响视觉功能，是导致视网膜盲的重要病因，由于发病机制不清，依然缺乏有效的治疗方式。本项目通过将视循环紊乱Abca4-/- Rdh8-/-(DKO)小鼠与Rip3-/-小鼠杂交构建三敲(TKO)小鼠动物模型，研究发现在不抑制凋亡的条件下强光急性损伤和自然光照慢性损伤模型中RIP3的缺失对视循环紊乱引起的视网膜变性没有明显的保护作用，甚至加速视网膜的退化，主要表现为感光细胞的快速死亡。通过测序我们的研究发现敲除Rip3的神经视网膜中炎症相关信号通路如补体通路、趋化因子通路、Toll样受体通路和TNF通路富集，提示TKO小鼠视网膜退化可能与炎症密切相关。在661W细胞系中，我们的研究进一步显示敲除Rip3对于全反式视黄醛诱导的细胞毒性作用没有保护效果。此外，在视网膜色素上皮细胞系ARPE-19细胞中，我们发现全反式视黄醛可以有效激活NLRP3炎症小体，这种激活作用主要通过线粒体产生的活性氧和溶酶体破裂释放的组织蛋白酶B和D介导。低浓度的全反式视黄醛也可以在ARPE-19和猪原代视网膜色素上皮细胞系中通过旁路途径激活补体，这至少部分是由于炎症因子IL-1β的释放导致的。在生化代谢途径上，我们的研究进一步显示全反式视黄醛视网膜色素上皮细胞中快速代谢产生全反式视黄醛二聚体，从而降低全反式视黄醛的毒性，视黄醛二聚体光照下断裂的碎片对于视网膜的毒性作用也大幅度降低，从而提示视网膜中脂褐素的生成主要起到缓解视色素毒性作用的目的。