玻璃体腔内注射E4a改善大鼠糖尿病性视网膜病变机理研究

Diabetic retinopathy (DR ) is the main cause of blindness which lack of effective intervention method. We first found the presence of Glucagon like peptide-1 receptor ( GLP-1R ) in the rat retina, confirmed that it participated in the course of DR. Our recent studies showed that, intraocular injection of exendin-4 analogues (E4a, GLP-1 analogues) can effectively protect the retinal cells and the function of blood retinal barrier (BRB), improve the visual function. We also observed upregulation of GLP-1R after E4a treatment. We hypothesized that: E4a improved the visual function may be realized through its protection of BRB. At present, the mechanism is not clear. The project will adopt diabetic rat model on studying the BRB protection of E4a and the molecule mechanisms. We will focus on how E4a regulate VEGF and other BRB related molecules (such as tight junction protein, adhesion molecules, etc.), to elucidate the mechanism of action of E4a, and to explore the possible new drug intervention targets and provide reference and guidance of research and development of new drugs.

糖尿病性视网膜病变（糖网病，DR）是世界主要致盲眼病之一，缺少有效治疗方法。本课题组首次发现大鼠视网膜有胰升糖素样肽-1受体（GLP-1R）存在，并证实它参与DR的发生。但是，GLP-1R与DR发生发展的关系，国内外迄今尚无报道。前期研究中，我们发现大鼠玻璃体腔内注射Exendin-4类似物（E4a，GLP-1的类似物）能上调GLP-1R、有效地保护其视网膜细胞、改善视觉功能。近期实验表明E4a可下调血管内皮生长因子（VEGF）、改善血-视网膜屏障（BRB）功能。我们推测：E4a改善视功能的作用可能是通过其保护BRB实现的。目前，相关机理尚不清楚。本项目拟采用糖尿病大鼠模型研究E4a保护BRB、改善糖网病的分子机制，主要聚焦于E4a如何调控VEGF及其他BRB相关分子（如紧密连接蛋白、粘附分子等），力求能阐明E4a的作用机理，并为探索可能的新的药物干预靶点及研发新药物提供依据和指导。

项目背景：.糖尿病性视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）是全球范围内工作人群中最主要的致盲原因。DR是视网膜神经元变性、微血管病变及慢性炎症的集合体。之前研究发现GLP-1、Exendin-4具有神经保护的作用。本课题旨在研究Exendin-4对糖尿病大鼠视网膜病变保护作用的机制。.主要研究内容及重要结果：.一、玻璃体腔注射E4对GK大鼠视网膜功能学、形态学的保护作用及其分子生物学机制.E4(0.1μg/eye)对视网膜细胞计数及电生理有保护作用。GK大鼠视网膜胶质化蛋白GFAP、Vimentin蛋白水平表达明显升高，E4干预后下调。GK大鼠凋亡相关信号因子Bcl-xL/Bax、Bcl-2/Bax比例下降，凋亡执行因子Cleaved caspase-3表达上调，E4干预后，其Bcl-xL/Bax、Bcl-2/Bax比例上调，Cleaved caspase-3下调。免疫组化显示，GLP-1R在GK及Wistar大鼠视网膜各层均有表达；GK大鼠视网膜胶质化程度上升，E4干预后下降。.二、玻璃体腔内注射E4对GK大鼠血-视网膜屏障的保护作用及其分子生物学机制.GK大鼠视网膜Evans blue血管灌注性渗漏增加，E4干预后减少；GK大鼠视网膜血管细胞间联接蛋白Claudin-5及Occludin表达水平降低，E4干预后上升。GK大鼠视网膜PIGF、ICAM-1、IL-1β蛋白水平明显上调，E4干预后下调。同时GK大鼠视网膜ERK1/2、AKT（Ser473）及STAT3的磷酸化水平上升，E4干预后三者下降。免疫组化显示，GK大鼠ERK1/2的磷酸化水平上升，E4干预后下降。.三、Exendin-4对高糖培养原代Müller细胞的作用及机制.高糖培养原代Müller细胞72h，其GLP-1R的表达明显降低，E4刺激后上调。Bcl-2表达明显降低，E4刺激后上调。.关键数据及其科学意义：.1..玻璃体腔注射E4通过上调GLP-1R的表达，对GK大鼠视网膜功能和形态有保护作用。.2..E4对糖尿病视网膜神经细胞的保护作用是通过降低视网膜胶质化、经线粒体途径的抗凋亡来实现的。.3..玻璃体腔注射E4可保护GK大鼠内BRB的正常形态及功能，而PIGF可能是其保护作用的效应靶点。