累积性线粒体DNA突变在慢性高眼压视网膜神经节细胞进行性死亡中的作用及机制研究

Glaucomatous neuropathy is the first blindness disease characterized by progressive loss of retinal ganglion cells (RGC ). The therapeutic strategy now in clinic only delayed the RGC death, other than stopped the progressive death. It is necessary to study the mechanism of RGCs death in glaucoma and seek a novel therapeutic target. Mitochondrial DNA (mtDNA) is critical to cell survival and death. We found that mtDNA mutations occured in the RGCs of chronic ocular hypertension rat and cumulative increased even after high pressure return to normal level, suggesting the important role of mtDNA in the RGCs progressive death. Based on these results, in this project we study the molecular characterization and mechanisms of cumulative mtDNA mutations, the critical points of mtDNA mutations resulting in RGC death, the susceptibility to secondary insult such as high ocular pressure and increasing glutamate after RGC contained more mtDNA mutations, and the neuroprotective effect of decreased mtDNA mutations on RGC in chronic ocular hypertension rat. The goal of this project is to demonstrate the vital role of cumulative mtDNA mutations in the progressive RGC death, especially when high pressure return to normal. The project is beneficial to search more effective therapeutic target in clinic.

青光眼视神经病变是以视网膜神经节细胞（RGC)进行性丢失为病理基础的首位不可逆致盲眼病。目前临床上的防治措施只能一定程度上缓解病情发展却无法遏制RGC进行性死亡。迫切需要深入研究青光眼RGC死亡机制，探寻新的防治靶点。线粒体DNA（mtDNA）对细胞的存活和死亡起着至关重要的调控作用。申请人在前期工作中发现大鼠慢性高眼压RGC发生mtDNA突变，且在眼压恢复正常后仍累积性增加，提示其在RGC进行性死亡中可能扮演重要角色。本课题拟在此基础上，深入研究大鼠慢性高眼压RGC累积性mtDNA突变的分子特点和发生机制、mtDNA突变导致RGC死亡的关键环节，探讨mtDNA突变加重RGC对眼压和谷氨酸浓度升高的易损性、以及减少mtDNA突变对高眼压RGC的保护作用。旨在阐明累积性mtDNA突变在青光眼RGC死亡，尤其是眼压恢复正常后的进行性死亡中的关键作用和机制。为探寻有效的临床治疗靶点提供实验依据。

青光眼视神经病变是全球首位不可逆致盲眼病。主要表现为以视网膜神经节细胞（retinal ganglion cell,RGCs）进行性丢失为病理基础的特征性视神经损害和视野缺损。目前认为高眼压是主要的危险因素和始动因素。然而，单纯降低眼压只能从一定程度上缓解病情的发展却不能遏制继发性RGCs死亡及其轴突的溃变。从而使得临床上有效控制视神经病变发展的手段有限。.青光眼和线粒体视神经病变在病理特征和临床表现上的诸多相似性使线粒体在青光眼视神经病变中的作用受到越来越多的重视和关注。此外，现已证实线粒体功能障碍在阿尔茨海默病、帕金森病等神经变性疾病中起了重要作用。青光眼也属于神经变性类疾病，具有这些疾病的共同特点：年龄相关性、神经元选择性、进行性丢失。这些证据都提示线粒体在青光眼发展中扮演重要角色的可能性。.线粒体被称为细胞内的能量工厂，对于细胞的存活和死亡起着至关重要的调控作用。线粒体DNA(mtDNA)是核外唯一的遗传物质，因其特殊的组成结构和细胞内定位使mtDNA较nDNA易受损伤、突变率高。同时，mtDNA几乎不存在非编码区，任何位点的突变都可能被转录，造成蛋白质表达改变，产生严重后果。.RGCs 作为一类代谢旺盛的神经元，包体和轴突中线粒体的含量非常高。这也就决定了RGC对线粒体功能异常的敏感性。最近有学者在青光眼患者外周血中发现mtDNA突变增加和ATP合成障碍，提示mtDNA损伤及线粒体功能下降是青光眼发病的危险因素之一。然而，这些研究仅局限于患者外周血，还无法解释青光眼视神经病变过程中RGCs和视神经进行性损伤，甚至在眼压有效控制后视力损害仍持续加重的原因。关于青光眼视神经病变发展过程中，RGCs mtDNA的突变、可能的突变机制、以及mtDNA突变在细胞进行性死亡中的作用等问题，未见报道。.为此，本研究以慢性高眼压Wistar大鼠模型为对象，研究了mtDNA、mtDNA修复酶、线粒体复合物功能在高眼压和眼压恢复正常后的变化，并通过体外细胞培养实验探讨了高眼压mtDNA突变的可能机制及mtDNA突变与线粒体功能障碍的关系。此外，还深入探讨了mtDNA突变或损伤引起视网膜神经节细胞进行性死亡的可能机制。