川芎嗪抑制与角膜新生血管增殖相关的趋化因子受体CXCR4的分子机制

Corneal neovascularization (CNV) is one kind of serious corneal disease. The study of its mechanism, prevention and treatment is still hot topic in ophthalmology. Chemokine receptor, CXCR4, plays a key role in neovascularization. Our research projects have been related to this gene since 2007. Recently, we found TMP significantly down-regulated the expression of CXCR4 in many cells. And, TMP inhibits corneal neovascularization induced by alkali burn in vivo. However, the mechanism remains unclear. Therefore, our goals in this project are, ⑴ to determine the functional sites in CXCR4 promoter by transfecting the regulating plasmid with reporting gene, GFP in corneal neovascularization induced by alkali burn in vivo. ⑵ to discover the transcription factors of CXCR4 by DNA Pull-Down, Two-D page gel, MS and CHIP assay. This study will elucidate the mechanism of TMP treatment, which will extend its application internationally and give rise to greater impacts to traditional Chinese medicine.

角膜新生血管是一种严重角膜病变，其发生机制及防治一直是眼科领域的研究热点。趋化因子受体CXCR4在新生血管生成中起了重要作用，是目前治疗的靶基因。本课题组一直致力于该蛋白的研究，并发现：临床广泛应用的中药有效成分川芎嗪TMP能有效抑制多种细胞中CXCR4的表达，体内试验也证明川芎嗪能有效减少碱烧伤引起的角膜新生血管。但是川芎嗪如何调节CXCR4表达的分子机制目前尚不清楚。因此，本课题将在现有的研究基础上，以大鼠角膜碱烧伤模型为载体，通过高保真扩增CXCR4启动子序列、构建绿色荧光蛋白报告基因的调控质粒、体内转染、荧光检测等实验，确认CXCR4基因启动子的关键位点；继而采用DNA与蛋白结合、蛋白质双向电泳、质谱分析、CHIP等技术，筛选作用于CXCR4启动子的转录因子，从而阐明川芎嗪调节CXCR4表达的分子机制。该研究不仅能揭示角膜新生血管增生的本质，而且也能为川芎嗪的推广应用提供科学依据。

川芎是一种传统的中草药，被广泛用于治疗脑缺血、脑梗塞、中枢神经系统的退行性疾病、心肌和肺纤维化和肿瘤，并且副作用极少。这种药的活性成分，川芎嗪（TMP），1973年从川芎中提取，作为一种高效临床治疗缺血性脑血管疾病的药物。然而，关于川芎嗪是如何抑制肿瘤细胞的增殖迁移，如何减少纤维化和血栓的形成、如何实现神经保护作用、以及在眼科如何抑制新生血管的形成和小梁变性，前期研究并没有详细的机制阐述。CXCR4是一种G蛋白偶联受体7跨膜结构域，主要在不同的内皮细胞和肿瘤细胞的表达。CXCR4与其特异性配体CXCL12，是器官的发育和生理功能不可或缺的。而异常CXCR4活化发生在中枢神经系统疾病如脑卒中、脑缺血和多发性硬化症中。本课题组主要研究成果包括以下4方面：（1）川芎嗪抑制新生血管生成、纤维化形成和血栓形成的机制与SDF-1/CXCR4轴密切相关；（2）川芎嗪通过SDF-1/CXCR4轴减轻原发性开角型青光眼病人小梁网变性；（3）川芎嗪对于视网膜母细胞瘤的抑制作用与SDF-1/CXCR4轴以及细胞密度相关；（4）验证川芎嗪抑制新生血管增殖与趋化因子受体CXCR4相关，并揭示其分子机制：a. 在视网膜正常发育的生理过程，和视网膜缺氧、新生血管形成的病理过程中，NRF-1调节CXCR4的表达；b.体内实验验证了川芎嗪抑制角膜新生血管可能与转录因子NRF1和NFκB相关；c. 体外实验证实外源性的NRF-1和NFκB可以提高CXCR4表达，该作用可以被川芎嗪抑制，同时验证转录因子NRF-1直接结合在CXCR4启动子区，而转录因子NFκB则通过调节NRF-1的表达来调节CXCR4。该研究阐明川芎嗪抑制趋化因子受体CXCR4的分子机制，为新生血管性疾病、视网膜母细胞瘤及原发性开角型青光眼防治提供新的基因靶点。