眼底黄斑变性治疗作用靶点A2-DHP-PE的发病机制及其体外合成路线优化的研究

Damaging RPE (retinal pigment epithelial) lipofuscin contributes to the etiology of fundus macular degeneration. Fluorescent bisretinoids form as by-products of natural vitamin A cycling in retina and accumulate in RPE cells as lipofuscin pigments. In recent times, topic manager found a novel bisretinoid pigment from the RPE of Abca4-/- mice, cows and human beings, and reported its molecular structure, content and in vivo biosynthetic pathway, thereby revealing its intimate association with macular degeneration and that this pigment also is one of key functional targets guiding the treatment of macular degeneration. However, contributions of A2-DHP-PE to pathogenic process are so far unclear. In addition, in vitro synthetic routes of A2-DHP-PE have been gotten through, but the yield was very low. Therefore, this topic will mainly study its pathogenesis and optimization of in vitro synthetic routes on the basis of these relating early works. The former is a prerequisite of the development of therapeutic approaches to macular degeneration, and the latter will confer necessary supports for overall analysis of A2-DHP-PE and trouble-free accomplishment of this topic; both of them have very important significances.

有害的视网膜色素上皮 (retinal pigment epithelial，RPE) 脂褐质是眼底黄斑变性的主要病因之一。荧光类视色素二聚体是发生在视网膜上的正常维生素A循环的副产物，构成了积聚在RPE细胞的脂褐质的主要组成部份。课题申请人近期从Abca4-/-小鼠、牛及人类眼球RPE发现了一个新型的类视色素二聚体色素(A2-DHP-PE)，并且报道了它的分子结构、含量及体内生物合成通路，从而揭示了它与黄斑变性有着密切的关联，也是将来治疗眼底黄斑变性的关键作用靶点之一，但是它在发病过程中的贡献仍然不清楚。另外，A2-DHP-PE的体外合成路线虽然已经打通，但是产率过低。因此本课题主要在前期相关工作的基础上，研究A2-DHP-PE的发病机制和体外合成路线的优化，前者是黄斑区变性治疗方式开发的前提条件，后者将为全面剖析A2-DHP-PE和本课题的顺利实施提供必要的保障，具有非常重要的意义。

年龄相关性黄斑变性（AMD）在我国乃至世界上都是一种常见但很严重的视网膜疾病，因其难治性，全球每年约有50万人致盲，AMD病因不清是它至今无法被攻克的主要原因。视网膜色素上皮（RPE）脂褐质与AMD的发生发展密切相关，因此在该基金的资助下，我们围绕这一方向完成了一系列的研究工作：（1）从小鼠后眼罩及猪、牛、人类RPE中发现了新型脂褐质色素iisoA2E，建立了其体外仿生合成方法，确定了它的分子结构，并且阐释了iisoA2E色素的特性、细胞毒性及其体内形成通路。该成果不仅有助于提高对AMD发病机制的认识，而且能够为开发抑制其形成的方法打开可行性路径，发表在《J. Biol. Chem.》上；（2）系统性总结了已报道的类视色素衍生物的分子结构及其体内生源论，可为眼底病学领域的研究人员提供一定的指导帮助，发表在《J. Zhejiang Univ.-Sci. B》上；（3）从Abca4-/-Rdh8-/-小鼠眼球及牛、人类RPE组织里发现了与AMD有关的脂褐质色素pdA2E，创建了其体外仿生合成方法，确定了它的分子结构，阐释了pdA2E色素的特性、细胞毒性及其体内生物合成通路。该成果提高了脂褐质对RPE造成负担的认识，发表在《Biochem. J.》上；（4）阐释了A2E和all-trans-retinal dimer两种脂褐质色素的有机溶剂效应，能够促进建立每个内源性色素含量检测的合理方法，发表在《J. Zhejiang Univ.-Sci. B》上；（5）成功优化了与AMD有关的脂褐质色素pdA2E的体外仿生合成路线，使其产率从7%提高到15%，并且从牛和人的RPE组织里发现了它的异构体isopdA2E色素，阐释了pdA2E和isopdA2E的体内生物合成通路，该成果发表在《Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.》上；（6）阐释了RPE细胞内过度累积视黄醛能够诱导大量活性氧（ROS）生成，并且引起严重的内质网应激，激活了胞内的PERK-eIF2α-ATF4通路。内质网应激促使RPE细胞的线粒体功能障碍，最终造成细胞不可逆性的凋亡，揭示了视黄醛诱导内质网应激是RPE发生变性的主要机制之一，该成果发表在《Toxicol. Sci.》上，并且入选当期的封面文章之一。