DBA/2J小鼠青光眼模型中逆向轴浆运输障碍的分子机制

Glaucoma is secondary leading cause of irreversible blindness. The crucial element in the pathophysiology is the irreversible degeneration and apoptosis of retinal ganglion cells(RGCs). The intracellular transpot of organelles along an axon is crucial for the maintenance and function of a neuron. Impairment of axonal transport has recently emerged as an early pathogenic events in glaucoma, but little is known of the molecular mechanism involved in axonal transport deficit. Here we apply a well-characterized mouse model of chronic glaucoma(DBA/2J mice), a strain that spontaneously develops glaucoma, to probe the molecular mechanism of axonal transport deficit in glaucoma. We hypothesize that mitochondrial signal provide a local mechanism for regulating axonal degeneration and cytoskeleton disassembly.To test this hypothesis, we observe microtubule and mitochondrial-related signaling molecules, then block opening of the mPTP-a convergence point of mitochondrial signals-by knocking down CypD expression. Our work identifies a potential target for therapeutic intervention in early glaucoma.

青光眼是引起人类失明的第二大眼科疾病，其病理改变为视网膜神经节细胞发生不可逆的变性，最终导致节细胞死亡。轴浆运输是维持神经元正常形态和功能的基础，然而在青光眼发病早期就出现轴浆运输障碍，到目前为止其发生机制仍然不明。本项目以一种目前广泛使用的慢性青光眼模型DBA/2J系小鼠作为研究对象，通过比较轴突骨架蛋白以及线粒体信号通路相关分子的变化，从亚细胞水平及分子水平探讨慢性青光眼中Dynein介导的逆向轴浆运输障碍的机制，并用shRNA干扰技术沉默CypD表达来阻断线粒体信号通路，观察其对轴浆运输的改善情况,以期为临床慢性青光眼的早期治疗提供新的思路。

目前认为逆向轴浆运输障碍是慢性青光眼病理进展的关键点，是可逆与不可逆性病变的分界点，在这期间出现哪些病理事件，信号通路如何，这些都是十分关键的问题。本实验主要揭示了慢性青光眼模型DBA/2J小鼠逆向轴浆运输障碍过程中一系列的病理生理学改变。我们的实验表明7月龄是DBA/2J小鼠青光眼病变进展的关键点，这个时期逆向轴浆运输障碍开始出现，表现为经上丘和外侧膝状体注射荧光金经逆向轴浆运输到视网膜神经节细胞胞体的数量明显减少。此时视神经中各种微观结构都发生了不同程度的变化：轴突的骨架蛋白—微管和神经丝开始出现解体；线粒体的形态和功能都出现病理性改变。而以mPTP为核心的线粒体通路在逆向轴浆运输障碍中发挥着重要的机制作用：在轴浆运输障碍时线粒体上游抑制性信号分子NMNAT2及下游轴突变性相关信号分子caspase-6的表达都有所改变，当用病毒载体使DBA/2J小鼠视网膜神经节细胞中mPTP关键成份CypD过表达时，逆向轴浆运输障碍及轴突变性的程度与同龄对照组小鼠相比表现的更为严重，并且出现的更早，其中5月龄时就出现逆向轴浆运输障碍。而CypD shRNA组小鼠相比对照组轴浆运输和轴突变性的状况将有所好转。这些都说明以mPTP为核心的线粒体信号通路在DBA/2J小鼠逆向轴浆运输障碍和轴突变性中发挥重要的作用。这将为以后研究青光眼视神经保护的药物治疗提供非常重要的病理依据。