Müller细胞σR1-Nrf2信号通路在糖尿病小鼠视网膜神经细胞损伤中的保护作用与机制

Retinal neurodegeneration is an important pathogenesis in diabetic retinopathy (DR). Preliminary study of the applicant (Diabetes, 2015) indicated that Müller glia are a major cellular source of survival signals for retinal neurons in diabetes. However, the molecular mechanism remains unclear. Our previous study showed that when we conditional knockout Müller cells-derived sigma receptor 1 (σR1) gene in mice retina, the apoptosis of neuron cell was increased and visual function was decreased under diabetic condition; the expression of Nrf2(nuclea factor erythroid-2-related factor 2) in primary Müller cells isolated from the mice was decreased in high glucose medium. Accordingly, Our hypothesis is that Müller cells-derived σR1 plays an important protective role on neural cells in diabetic neurodegeneration. The application will study the following questions:1.To observe the dynamic changes of σR1 expression in Müller cells in DR mice model;2. In vitro, Müller cells and photoreceptor cells were co-cultured,we will investigate the influence on photoreceptor when the Müller cells-derived σR1 signal were activated or blocked ;3. To clarify the protection mechanism by σR1-Nrf2 related pathway in diabetic neurodegeneration. This study will understand the protection mechanism of Müller cell through σR1-Nrf2 signaling pathway on diabetic retinal neurodegeneration in mice, it will provide scientific basis for the treatment of diabetic retinopathy.

视网膜神经细胞损伤是糖尿病视网膜病变（DR）的重要发病机制。申请人前期证实Müller细胞是维持糖尿病小鼠视网膜神经细胞存活的重要细胞（Diabetes，2015），但其机制尚未阐明。我们新近发现：条件性敲除Müller细胞上σR1基因，会增加糖尿病小鼠视网膜神经细胞凋亡、降低视网膜神经功能，且σR1基因缺失的Müller细胞在高糖诱导下核因子E2相关因子2(Nrf2)表达下降。据此，我们假设Müller细胞σR1-Nrf2信号通路对DR神经细胞损伤起重要保护作用。本申请拟：1.考察DR模型鼠中Müller细胞σR1表达的动态变化；2.体外共培养实验深入研究激活或阻断Müller细胞σR1对光感受器细胞的影响；3.阐明σR1-Nrf2相关途径对DR神经细胞损伤的保护机制。本研究将明确糖尿病条件下Müller细胞σR1对视网膜神经细胞的保护机制，为治疗糖尿病视网膜神经细胞损伤提供新视角。

糖尿病视网膜病变是糖尿病最为常见的眼部并发症之一，其发病机制非常复杂。本研究团队前期研究(Diabetes,2015)证实：Müller细胞在糖尿病视网膜病变起着重要的作用，但具体机制仍不清楚。在前期研究的基础上，项目申请团队经过4年时间，针对高糖条件下Müller细胞对糖尿病视网膜病变的分子机制进行了较深入的研究，主要实验结果如下：.1.通过对原代Müller细胞进行分离培养、鉴定、免疫组化检测证实：HG可显著降低了Müller细胞Nrf2的核易位，而促进了Nrf2在细胞质中的表达。同时，体内及体外实验证实糖尿病获高糖条件下Müller细胞LncRNA-OGRU在DR病变过程中表达上调。.2.HG可导致Müller细胞产生过多的ROS，而sh-OGRU则明显消除ROS的产生。HG刺激可显著降低了Müller细胞中Nrf2和HO-1的表达水平，但会提高了kelch样ech相关蛋白-1（Keap-1）的表达，而sh-OGRU大大逆转了HG引起的这些影响。.3.HG处理的Müller细胞中，LncRNA-OGRU/miR-320轴调节在糖尿病视网膜病变炎症和氧化应激反应中发挥重要作用。在HG处理的Müller细胞中，过表达USP14可显著减轻sh-OGRU-和miR-320模拟引起的VEGF和TGF-β1的表达减少。此外，与sh-OGRU和miR-320模拟相比较，共转染sh-OGRU/oe-USP14或miR-320模拟或oe-USP14的HG处理Müller细胞中，核Nrf2和细胞Nrf2表达水平显著降低。与细胞核Nrf2的表达变化不同，细胞质Nrf2的表达水平则相反。.4.在STZ诱导的糖尿病大鼠模型中，LncRNA-OGRU抑制可引起DM大鼠GCL厚度减少，神经节细胞数量减少，但OGRU下调可改善。然而，sh-OGRU/DM组大鼠表现出明显挽救的神经元细胞密度挽救。此外，OGRU的下调显著降低了糖尿病大鼠视网膜中GFAP的表达。因此，抑制OGRU可以提高DR大鼠视网膜的神经元存活和胶质细胞活化。.以上的研究结果可为DR治疗提供新的策略，为减轻或治疗糖尿病引起的视网膜病变提供新靶点和新技术平台，研究成果将具有一定的理论意义和应用价值。.