HtrA2/Hax-1信号轴调控线粒体内稳态影响RGCs凋亡的分子机制

Imbalance of mitochondrial homeostasis plays a pivotal role in retinal ganglion cells (RGCs) apoptosis. Previous studies reported that HtrA2/Hax-1 signaling participated in imbalance of mitochondrial homeostasis; Meanwhile, we have found that HtrA2/Hax-1 signaling involved in RGCs apoptosis after optic nerve injury. Therefore, we speculated that HtrA2/Hax-1 signaling could affect RGCs apoptosis via regulation of mitochondrial homeostasis. We aim to determine the involvement of HtrA2/Hax-1 signaling in RGCs apoptosis in vivo and in vitro; investigate the effect of HtrA2/Hax-1 signaling in mitochondrial homeostasis (include calcium ion concentration, reactive oxygen species expression, mitochondrial membrane potential); evaluate the effect of HtrA2/Hax-1 signaling intervention on mitochondrial homeostasis and RGCs apoptosis in the RGCs apoptosis model induced by optic nerve injury. All the data may support basic theory and molecular target for therapy in optic nerve injury-related diseases.

线粒体内稳态失衡在视网膜神经节细胞（RGCs）凋亡中发挥着重要作用。文献报道，HtrA2/Hax-1信号轴参与了线粒体内稳态调控；同时，课题组预实验发现，HtrA2/Hax-1与视神经损伤后RGCs凋亡存在关联。基于此，我们提出假说：HtrA2/Hax-1信号轴可通过调控线粒体内稳态，进而影响RGCs凋亡过程。课题组首先在体内外RGCs凋亡模型中，明确HtrA2/Hax-1信号轴在RGCs凋亡中发挥的作用；在此基础上，进一步分析HtrA2/Hax-1信号轴对钙离子浓度、活性氧表达、线粒体膜电位等RGCs线粒体内稳态平衡指标的调控作用；最后，在整体视神经损伤诱导的RGCs凋亡模型中，通过干预HtrA2/Hax-1信号轴，观察能否通过促进RGCs线粒体回归内稳态平衡，进而抑制RGCs凋亡并改善视功能。课题研究结果将为视神经损伤相关疾病的治疗提供理论依据和新的分子靶点。

线粒体内稳态失衡在视网膜神经节细胞(RGCs)凋亡中发挥着重要作用。文献报道，HtrA2/Hax-1信号轴参与了线粒体内稳态调控；同时，课题组预实验发现，HtrA2/Hax-1与视神经损伤后RGCs凋亡存在关联。基于此，我们提出假说：HtrA2/Hax-1信号轴可通过调控线粒体内稳态，进而影响RGCs凋亡过程。在此假说基础上，课题组首先在视神经夹伤动物（ONC）模型中发现了Hax-1蛋白的时空分布。课题组观察到ONC后视网膜神经节细胞（RGCs）中Hax-1的显著上调。ONC后Hax-1表达增加伴随着活性caspase-3和HtrA2的上调。此外，ONC后Hax-1与活性caspase-3和HtrA2在RGCs中共定位。TUNEL染色提示Hax-1参与了ONC后RGCs的凋亡。上述结果表明Hax-1可能通过与caspase-3和HtrA2的相互作用参与了ONC后RGC凋亡的调控。在此基础上，课题组进一步观察了HtrA2对急性高眼压和氧化损伤导致的视网膜损伤以及RGCs凋亡的影响。课题组首先证实了急性高眼压导致小鼠视网膜视网膜神经节细胞层、内核层、外核层细胞数量显著减少，而HtrA2抑制剂Ucf-101能够显著改善细胞数量的减少。在此基础上，课题组发现HtrA2抑制剂的保护效应主要是通过抑制各层细胞的凋亡实现的。为了研究HtrA2抑制剂的保护效应的分子机制，我们挑选了线粒体凋亡相关通路，c-Jun氨基末端激酶（JNK）、细胞外调节蛋白激酶（ERK）和p38三个分子的磷酸化水平进行分析，结果发现ERK磷酸化水平变化可能是主要的参与Ucf-101调控急性高眼压下视网膜细胞凋亡的关键信号通路。综合上述研究成果，证实了HtrA2/Hax-1可能经线粒体途径影响RGCs凋亡。本课题研究结果将为急性青光眼在内的视网膜损伤类疾病提供潜在的分子靶点和理论依据。