眼部新生血管生长中Akt功能及机制的研究

Ocular angiogenesis is the major reason causing vision loss in many eye diseases including age-related macular degeneration (AMD) and diabetic retinopathy. Understanding the mechanism underlying the regulation of this specific type of angiogenesis and developing ways to inhibit it could lead to identification of new therapies for these eye diseases. Akt plays a critical role in angiogenesis since it acts on the downstream of almost all pro-angiogenic growth factors. However, the angiogenic phenotypes from Akt1 knockout mice appeared to be contradictory among different animal models. And the corresponding molecular and cell mechanism remains unclear so far. In this study, we plan to utilize the various models of ocular neovascularization in combination with in vitro cell culture system to investigate the functions of Akt in ocular angiogenesis under physiological and pathological conditions. Furthermore, the molecular and cellular mechanism underlying the functions of Akt will be explored. In addition, the roles of Akt in mediating the functions of different VEGF family members will be examined to understand if the VEGFs achieve their distinct biological functions through differential regulation of Akt activation. Studies into these aspects will not only reveal new insight into the molecular basis of ocular angiogenesis but may also lead to possibilities of new therapies for ocular neovascular diseases.

眼新生血管形成是许多眼病，如湿性老年性黄斑退化，致盲的主要原因。目前迫切需要明确眼新生血管生长的调控机理并进一步寻找有效抑制其生长的途径，以期为治疗带来突破。Akt是新生血管形成中的关键效能分子，作用于几乎所有促血管生长因子的下游信号途径。但Akt1基因敲除小鼠呈现相互矛盾的血管生长表型，其具体调控机制尚不完全清楚。本项目拟运用眼部新生血管生长的多种动物模型，结合体外细胞培养体系，系统研究：1.Akt 在眼部新生血管生长中的作用以及在不同生理病理条件下的效应；2.Akt作用于眼部新生血管生长的细胞和分子机制；3.不同的血管内皮生长因子家族成员VEGF-A和VEGF-B如何调控Akt的活性和定位，以呈现不同的生物学表型。本项目研究结果将有助于揭示眼部新生血管生长的分子调控机制，为发现眼部新生血管相关疾病新的诊断和治疗方法打下理论基础。

眼新生血管发生是许多致盲性眼病，如湿性老年性黄斑退化，视力丧失的主要原因。病理性血管发生是眼内多种细胞不同信号途径综合作用的结果，其中最为主要的是VEGF家族和它们的受体以及下游效应分子如Akt介导的信号途径。不同于传统的认识，最新的研究显示这一途径不仅仅存在于血管内皮细胞中。解析这一途径在不同细胞中的功能以及功能失调导致的病理性后果无疑可以加深对于眼新生血管生长的调控机理的理解并进一步为寻找有效抑制其生长的途径，以期在治疗获得突破带来希望。以此为目标，在本项目中，我们检查了Akt1基因敲除小鼠的视网膜以及心脏中的血管发育、前隔膜上的淋巴管发育以及血管内皮细胞中的信号传导，发现Akt1的敲除降低了视网膜血管上的周细胞募集和心脏中小血管数量，损害了前隔膜上的淋巴管发育以及异常的下游底物磷酸化。与此同时，我们也探索了影响VEGF途径的一个重要分子caveolin-1在眼血管动物模型中的功能及其分子机制。我们的研究显示采用caveolin-1的保守序列合成的细胞通透性多肽cavtratin在多个眼底血管生长模型中可以有效抑制血管生长，且和抗VEGF-A抗体有叠加效应。 Cavtratin通过多重机制达成这样的效果。此外，我们调查了VEGFR1在巨噬细胞中作用和功能，发现VEGFR1在巨噬细胞中抑制白细胞介素4（IL-4）介导的M2极化，其抑制通过VEGFR1的配体VEGF-A,VEGF-B和PlGF达成，但是三者并无叠加效应，表明VEGFR1的主要功能是防止巨噬细胞朝向M2的过度极化。最后我们解析了VEGFR2在视网膜色素上皮细胞的功能，发现VEGFR2的丰度受到一个细胞连接分子JAM-C的调控，其缺失损害了细胞的抗氧化胁迫的能力。进一步，VEGR2的敲低通过影响YAP促进了RPE细胞的上皮间充质转化(EMT)。我们的系列研究揭示VEGF途径在传统的血管内皮细胞和非传统的巨噬细胞和RPE细胞中的多重功能，加深了对于眼血管发生机制的认识，为致盲性血管相关性疾病找到新的诊疗方法避免药物的副作用奠定了基础。