降糖药Exendin-4对急性高眼压模型视网膜毛细血管的保护作用及机制

Acute high intraocular pressure (IOP) has been identified to cause damage to retinal microvessels and reduce blood flow，hence improving retinal microcirculation plays a vital role in the treatment of glaucoma. Exendin-4, an antidiabetic drug, is glucagon-like peptide 1 receptor(GLP-1R) agonist, of which extra pancreatic function has become a focus in research. Our previous study showed that GLP-1R expressed in rat retinal endothelial cells and Exendin-4 could dilate retinal capillary. Therefore, we supposed that Exendin-4 could improve retinal microcirculation through endothelial cells-pericytes cross-talk in acute high IOP models. Further study will use acute high IOP animal and cell models from tissue-cell-molecule levels to evaluate: (1) the possible mechanism of retinal capillary dilation after administrating Exendin-4 in acute high IOP models; (2) whether Exendin-4 exerts protection roles through anti-apoptosis mechnism; (3) whether Exendin-4 acts on gap junction and activate endothelial nitric oxide synthase to remove calcium overload and relax the retinal capillary. Our study will provide a novel target for glaucomatous therapy.

青光眼眼压升高可导致视网膜毛细血管损害及血流量减少，改善视网膜微循环成为青光眼治疗中的重要环节。降糖药Exendin-4作为临床治疗二型糖尿病的一线用药，本质为胰高血糖素样肽-1受体(GLP-1R)激动剂，近年来其胰岛外作用成为研究热点。本课题组前期观察到GLP-1R在大鼠视网膜内皮细胞上表达且外源性Exendin-4可舒张视网膜毛细血管。据此提出“Exendin-4以内皮细胞-周细胞为靶点改善急性高眼压模型视网膜微循环”的假说。本研究拟用急性高眼压动物和细胞模型，从组织-细胞-分子水平探究：(1)Exendin-4舒张视网膜毛细血管的可能机制；(2)Exendin-4是否通过抗凋亡机制发挥保护作用；(3) Exendin-4是否作用于内皮细胞-周细胞间的缝隙连接蛋白，激活内皮型一氧化氮合酶释放一氧化氮解除周细胞内钙超载，舒张视网膜毛细血管。本研究可为青光眼的治疗提供新的靶点。

缺血/再灌注(I/R)损伤可在包括青光眼的急性发作在内的多种缺血性眼病中存在，并可导致神经元的不可逆损伤和功能改变，恢复视网膜微循环成为缺血性眼病治疗的关键问题。降糖药艾塞那肽（Exendin-4）作为临床治疗二型糖尿病的一线用药，本质为胰高血糖素样肽-1受体(GLP-1R)激动剂，研究发现GLP-1RA类药物具有血管活性调节功能，而目前尚未有研究证实GLP-1RA类药物是否能够对周细胞进行调节进而改变毛细血管的血流量。首先，我们证实了GLP-1R表达在视网膜毛细血管内皮细胞而非周细胞，利用膜片钳仪器发现GLP-1R激动剂对生理状态下收缩的毛细血管有舒张调节作用，并与GLP-1R-eNOS/NO-cGMP有关；另外，我们首次在近活体状态下发现添加GLP-1R激动剂可以舒张缺血再灌注后闭塞的视网膜毛细血管；然后，我们用急性高眼压动物模型和氧糖剥夺细胞模型，构建了在体和离体的缺血再灌注病理模型对其机制进行更深一步探究，一方面证实了exendin-4可以通过GLP-1R-PI3K/AKT-NO-cGMP途径改善病理环境下血管的内皮功能，另一方面还提供了一种安全有效的给药方式，即滴眼给药可以有效改善缺血再灌注下视网膜的血管内皮损害。综上，我们的研究首次直接观察到了GLP-1RA类药物对视网膜毛细血管直径的调节作用，同时也是第一次证实通过滴眼给予exendin-4可以改善缺血再灌注下的视网膜血管内皮功能。拓宽了降糖药物的研究领域，并对目前exendin-4的心血管作用及其机制研究作了重要的补充，证明新的给药途径可以在避免全身作用的前提下达到有效的局部作用，有利于GLP-1RAs这一糖尿病领域的老药在血管保护研究领域焕发新的光彩，为改善缺血相关疾病的组织灌注、挽救缺血性组织坏死提供了一种有效而安全的治疗思路,具有重要的转化潜力。