UVA对眼晶状体羊毛甾醇及其上游主要限速酶负性调节机制研究

Lanosterol is an important intermediate in cholesterol biosynthesis pathway, which has the functions of antioxidation and reversal of lens protein aggregation. While UV is an important environmental factor in the pathogenesis of cataract, it remains unclear if UV contributes to cataract formation by inhibiting the function and content of lanosterol . Recently, we have found that the UV intensity actually reaching lens was ten folds lower than the current international UV exposure level in lens cell experiments, and UVB exposure intensity is nearly 30 times less than that of UVA.In this project, liposome constructed and attached with lanosterol will be irradiated with UVA in vitro, being mixed with lens protein. Then, the lens epithelial cells will be treated with UVA. We will quantify the effect of ultraviolet radiation on the lanosterol function of reversal lens proteins aggregation, characterize the negative regulative role of oxidized lanosterol and oxysterols to acetyl coenzyme A reductase, and describe the epigenetic effect of UV on the expression inhibition of lanosterol synthase. We will clarify the negative regulative mechanism of UVA on the ocular lens lanosterol and its upstream main rate limiting enzyme, and validate our findings in chronic animal experiments. The results may provide the experimental basis for the pathogenesis of cataract induced by ultraviolet radiation and bring preventive and therapeutic benefits.

羊毛甾醇是胆固醇合成通路中的重要中间产物，具有抗氧化作用与逆转晶状体蛋白凝聚功能。而紫外线是白内障发病的重要环境因素，那么它是否通过影响羊毛甾醇含量与功能促使老年性白内障的发生？最近，我们发现实际到达晶状体内紫外线强度数十倍低于目前国际眼晶状体细胞实验紫外线暴露水平，且UVB小于UVA近30倍。因此，本研究拟以UVA照射试管内附着羊毛甾醇的脂质体和晶状体蛋白凝聚体，探讨紫外线对羊毛甾醇逆转晶状体蛋白凝聚功能的影响。通过照射晶状体上皮细胞，探讨照射产生的氧化型羊毛甾醇和氧化型胆固醇对乙酰辅酶A还原酶的负性调节作用；探讨照射产生的表观遗传修饰对羊毛甾醇合酶表达的抑制，以期阐明UVA对眼晶状体羊毛甾醇及其上游主要限速酶负性调节机制，并加以慢性动物实验验证。为紫外线致白内障发病机制提供新的依据。

我们采用自制的眼生物组织暴露模型，在国内外首次发现了角膜、房水/晶体组织日光紫外线暴露和吸收水平及其日间变化规律，阐明了实际到达人眼部各组织的紫外线暴露量，为我们下一步的实验提供了客观的日光紫外线暴露水平。在上述研究同时，我们还扩展了室内日光紫外线暴露水平和高加索和蒙古人种面部解剖结构对眼紫外线暴露差异影响研究。前者首次探讨了室内不同朝向日光紫外线暴露剂量，使昼间室内外连续眼紫外线暴露评价成为可能。后者第一次提出不同人种面部解剖结构对眼日光紫外线暴露具有明显影响，亦即发现了导致不同人种白内障发病率差异的另一种原因。我们基于眼生物组织日光紫外线暴露的实际监测，确定了实验研究的紫外线强度和剂量。在实验研究中我们观察到，UVB波段紫外线暴露能够引起晶状体上皮细胞氧化应激，抗氧化酶类活性失活，脂质过氧化产物含量增高。与此同时，我们发现UVB引起晶状体上皮细胞氧化损伤时能够引起LSS的表达水平应激性上调，可缓解晶状体上皮细胞的损伤，这可能是白内障形成过程中的一个重要环节。而且，我们还发现沉默信息调节因子1（sirt1）及其下游基因能够调控羊毛甾醇合成酶（LSS）的表达，而白藜芦醇对UVB所致氧化损伤的保护作用机制与LSS上游基因sirt1的升高引起的一系列变化有相关性，提示sirt1可能是UVB损伤的重要靶点以及白藜芦醇激活sirt1在预防UVB所致白内障的过程中具有意义。我们还采用生信分析的方法从基因库中寻找UVB波段紫外线暴露对晶状体上皮细胞造成损伤的重要靶基因/蛋白，并采用GO和KEGG分析的方法进行分析筛选，最终确定关键基因/蛋白，为继续探究氧化应激损伤对晶状体上皮细胞造成损伤的机制及关键靶点提供理论依据。