视网膜Shh信号调控PI3K/AKT通路诱导实验性近视的作用机制研究

It is acknowledged that the abnormal visual stimuli act on the retina and cause increased expression of some retinal signals. Consequently,the activity of MMPs is increased causing scleral degradation,axial elongation and development of myopia.Previous studies and our results have shown Shh involved in the myopic development.However, the exact way of how Shh signal acts remains unknown. Meanwhile,other fields reveal Shh signal can regulate the MMP-2 expression by the pathway of PI3K/AKT signal which highlights the potential acting ways of Shh in myopia.Thus, for one hand, we up-regulate the Shh signals with exogenous Shh-N and down-regulate with Cyclopamine to see the changes in PI3K/AKT signal and MMP-2. For another, we inhibit the PI3K/AKT signal with LY294002 to study the following changes in myopic formation and MMP-2 expression. We aimed to figure out the exact acts of Shh on myopic development and how it acts, providing basis for myopic prevention and therapeutics.

目前近视发病学说认为：异常视觉刺激引起视网膜某些信号异常，经视网膜脉络膜巩膜复杂的视觉信息传导途径，导致MMPs活性增加，造成巩膜重塑、眼轴增长而产生近视。已有研究和我们前期结果均提示Shh作为一种视网膜重要信号参与了眼轴生长并导致近视形成。但是Shh信号的具体作用通路还不是很明确。而眼外研究中发现Shh信号通路可通过PI3K/AKT通路调控MMPs的表达，提示上游视网膜Shh信号通路在近视发展过程中可能的下游分子和调控通路。因此我们采用豚鼠作为研究对象，通过激活（外源性Shh-N）和阻断（特异性抑制剂cyclopamine）Shh通路，观察近视形成与PI3K/AKT通路及MMP-2/TIMP-2改变的关系；其次通过PI3K/AKT特异性抑制剂的干预，观察上调Shh通路对近视发生及对MMP-2表达的影响，初步构建Shh信号通路调控近视发生较为完整通路，为近视防治提供理论依据。

近视相关研究已经进行多年，但其发病机制仍未完全明确。现今比较公认的视网膜巩膜机制认为，视网膜首先感受到异常的视觉刺激，引起相应因子表达的改变，并通过脉络膜传递至巩膜，使得基质金属蛋白酶活性发生改变，从而作用于细胞外基质，造成巩膜组织的重塑，发生近视。为了探索Shh调控近视发生发展确切的中间通路和作用路径，从而构建一条Shh调控近视较为完整的信号通路，本研究提出了PI3K/AKT信号通路可能是Shh调控近视的中间信号因子，从而介导了下游MMP-2等因子的变化，引起了巩膜重塑并最终发生近视。本课题分以下四个方面进行了研究：建立豚鼠FDM模型，观察PI3K/AKT通路信号因子的表达变化，明确PI3K/AKT信号通路是否参与了FDM的形成和发展；通过玻璃体腔注射不同浓度的PI3K/AKT信号通路特异抑制剂，观察抑制该通路表达对FDM豚鼠屈光状态、眼轴长度以及Shh信号因子表达等方面的影响，进一步明确PI3K/AKT信号通路是否参与了FDM的发生和发展；通过玻璃体腔注射Shh-N溶液和FDM豚鼠玻璃体腔内注射Cyclopamine溶液以激活或阻断Shh信号通路，观察PI3K/AKT信号因子的变化情况以及和MMP-2等下游因子的关系，明确Shh是否通过介导PI3K/AKT信号通路调控了近视的发生和发展；通过玻璃体腔同时注射Shh-N溶液（溶剂）和LY294002，观察对豚鼠屈光状态、眼轴长度以及MMP-2等下游因子的变化情况，进一步验证PI3K/AKT是否为Shh调控近视的中间通路。结果发现：PI3K/AKT信号通路参与了FDM的发生和发展；阻断PI3K/AKT信号通路可以抑制半透膜遮盖诱导FDM造成的豚鼠屈光状态、眼轴以及下游因子的表达改变，说明PI3K/AKT信号通路是FDM形成的中间通路；激活或阻断Shh信号通路的表达可以双向调节PI3K/AKT通路信号因子的表达，说明Shh可以调控PI3K/AKT信号通路的改变，同时这种作用可以介导MMP-2等的改变，与Shh调控近视密切相关；阻断PI3K/AKT信号通路可以抑制Shh介导的近视形成以及下游因子的改变，且这种作用和Shh注射浓度无关，说明PI3K/AKT通路可能是Shh信号因子调控近视的中间通路。本文构建了Shh、PI3K/AKT、MMP-2调控实验近视发生发展通路，同时通路的抑制剂也为多靶点药物控制近视提供了基础和可能