慢性高眼压视网膜Müller细胞激活对神经节细胞损伤的作用及机制探讨

Glaucoma is a leading cause of blindness, and apoptosis of retinal ganlion cells (RGCs) occures in all forms of glaucoma. Up to date, the mechanisms underlying RGC death in glaucoma have not been completely cleared. Recent studies showed that activation of P2X7 receptors may induce RGC apoptosis, indicating that purinergic receptors play an important role in RGC injuries. Reactivation (gliosis) of Müller cell in glaucoma may produce and release various cytotoxic factors, such as NO, TNF-?, ROS and PGE2, etc., even including ATP, which have been shown to induce RGC apoptosis and death. Our preliminary data showed that Müller cell gliosis was due to over-activation of mGluR I in a rat chronic intraocular hypertension (COH) model. mGluR I is coupled with Gq subunit of G proteins. It has been reported that activation of Gq protein induced ATP release from glial cells. Therefore, we hypothesized that over-activation of mGluR I by extracellular eccessive glutamate in the COH triggers Müller cell gliosis. At the same time, activation of mGluR I also induces vesicular ATP release from reactivated Müller cells. ATP may bind and activate P2X7 receptor in RGCs, thus increasing membrane permeability and Ca2+ influx, thereby, leading to RGCs apoptosis. Our proposal aims to study the effects of Müller cell gliosis on RGC apoptosis in the COH, and to explore the underlying mechanisms by using whole-cell patch-clamp, immunohistochemistry, Western blot and calcium imaging techniques.

青光眼是重要的致盲性眼病，主要病理变化是神经节细胞（RGC）的凋亡。近期研究发现，激活RGC的P2X7受体可诱导RGC凋亡，提示嘌呤受体在RGC损伤中有重要作用。在青光眼病理过程中，激活的Müller细胞释放多种活性物质（可能包括ATP），参与RGC损伤。我们初步实验结果发现，慢性高眼压早期Müller细胞的激活和mGluR I受体活化有关，而mGluR I受体是Gq偶联受体，与细胞ATP释放密切相关。因此，我们提出的假设是，慢性眼压增高，细胞间隙过量的谷氨酸作用于mGluR I，导致Müller细胞激活，并且ATP释放增加，ATP作用于RGC上P2X7受体，导致细胞膜通透性增加、钙离子内流等，最终导致RGC凋亡。为此，本课题拟采用体内及体外实验，利用膜片钳电生理、免疫组织化学、Western blot等多种技术，探讨慢性高眼压大鼠Müller细胞激活后对RGC凋亡的作用及其机制。

胶质细胞是神经系统重要的组成部分，不但可支持神经元，还可通过多种途径调节神经元功能，其中嘌呤信号在介导胶质细胞-神经元及胶质细胞-胶质细胞相互作用起到关键作用。视网膜是中枢神经系统的延伸， Müller细胞是其主要的胶质细胞。Müller细胞取代了中枢神经系统中的少突胶质细胞、室管膜细胞，及大部分星形胶质细胞的功能，对视网膜正常形态、功能的维持起着极其重要的作用。病理条件下视网膜Müller细胞激活，但是激活后对神经元的具体作用仍不甚明确。我们前期研究发现在青光眼条件下视网膜Müller细胞被激活，和细胞膜上的mGluR I受体活化有关，mGluR I受体激动剂DHPG可直接激活Müller细胞，因此我们将DHPG作为视网膜Müller细胞体外激活工具药。通过合理的实验设计，运用免疫组化、Western blot、全细胞膜片钳、荧光素酶法、逆行标记法、TUNEL染色法等多种实验技术，我们研究发现，高眼压所致细胞外增加的谷氨酸过度激活视网膜Müller细胞膜上mGluR I受体，经过胞内PI/PLC/PKC通路向胞外释放ATP，细胞外增加的ATP促使RGC细胞P2X7受体表达增加并激活，最终导致细胞凋亡，引起视功能损伤。另外，我们的实验也发现，，RGC细胞表面也表达有mGluR I受体，DHPG 不但可通过激活胶质细胞释放ATP导致RGC细胞死亡，并且DHPG也可直接作用于RGC细胞上mGluR I受体导致RGC细胞P2X7受体表达增加、激活，导致RGC细胞死亡，mGluR I两个亚型mGluR 1和mGluR 5都参与了这一作用。研究提出了青光眼RGC细胞损伤新的观点，为青光眼视神经保护研究提供新的思路。本项目完成预期目标，已发表论文4篇，其中SCI收录3篇。另有两篇中文文章已接收，一篇文章已投Exp Eye Res审稿中，一篇文章已投Mol Vis审稿中，另外一篇英文论文初稿已完成，在修订投稿中。