Cav-1调控小胶质细胞极化在青光眼中的神经保护作用及分子机制

The pathological basis of glaucoma is retinal ganglion cells (RGCs) apoptosis, the core of prevention and treatment of glaucoma are effective protection of RGCs. However, there is no effective treatment for RGCs damage in glaucoma. In previous studies, we found that Cav-1 has neuroprotective effects in an acute ocular hypertension model, and promotes the transformation of retinal microglia from M1（inflammation） to M2（protection） polarized phenotypes. Cav-1 activated Akt / PTEN signaling pathway in polarized microglia cell lineage. This project aims to establish an in vitro and in vivo glaucoma model, combining cell, molecular biology and immunofluorescence, to clarify the protective effect of Cav-1 on optic nerve from morphology and function；To explore whether Cav-1 protects RGCs by regulating MG Polarization; Using neutralized antibodies, RNAi and inhibitors to verify whether Akt/PTEN is the mechanism of Cav-1 regulates MG polarization; Exploiting potential downstream targets of Cav-1 using chip technology; Finally, use of clinical specimens to verify the expression of Cav-1 and screening targets and its correlation with the course of glaucoma. This study will clarify the role and mechanism of Cav-1 in the neuroprotection of glaucoma and provide new ideas for the prevention and treatment of glaucoma.

青光眼是以视网膜神经节细胞(RGCs)凋亡为病理基础的疾病，有效保护RGCs是青光眼的防治核心。然而，目前尚无针对青光眼RGCs损伤的有效治疗手段。我们既往研究及前期结果发现，Cav-1在小鼠急性高眼压模型中减缓RGCs凋亡；促进视网膜小胶质细胞（MG）由M1（炎症）向M2（修复）极化表型的转化；Cav-1在极化的MG中会激活Akt/PTEN通路。本课题拟建立体内体外青光眼模型，结合细胞、分子生物学及免疫荧光等方法，从形态及功能明确Cav-1对视神经的保护作用；探索Cav-1是否通过对MG极化调控而保护RGCs；利用中和抗体、shRNA和抑制剂验证Akt/PTEN是否为Cav-1调控MG极化的机制；利用芯片技术挖掘Cav-1潜在下游靶点；最后利用临床标本验证Cav-1及筛选靶点的表达及与青光眼病程的相关性。本研究将阐明Cav-1在青光眼神经保护中的作用及机制，为青光眼防治提供新思路。

青光眼现已经成为全球不可避免盲的首要原因。青光眼作为一种不可逆的致盲性眼病，视功能一旦受损便无法恢复如初。尽管青光眼的发病机制尚不完全清楚，但已知眼压的水平与视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells，RGCs)凋亡密切相关，是当前治疗的主要靶点。Caveolae是细胞膜上的一个特殊结构区域，称为“细胞窖”结构，Cav-1（Caveolin-1）是Caveolae的主要结构蛋白，它参与了多种细胞功能活动。既往研究发现Cav-1参与了急性青光眼小鼠模型的病理过程，并在其中发挥神经保护作用，Cav-1能够改变AOH模型中视网膜小胶质细胞极化表型，但Cav-1在AOH模型中的神经保护功能是否通过调控视网膜小胶质细胞极化表型而间接实现，Cav-1是否通过调控Akt/PTEN信号通路改变视网膜小胶质细胞极化表型，Akt/PTEN信号通路对视网膜小胶质细胞极化调控的关键因子是什么等问题还急明确。所以，本研究通过建立急性青光眼模型（AOH），观察AOH模型中Cav-1对视网膜结构和功能的影响；原代培养及鉴定RGCs和视网膜小胶质细胞，构建氧糖剥夺模型模拟急性高眼压损伤细胞模型，探究CAV-1通过能否调节TLR4/Akt/PTEN信号通路调节小胶质细胞（M1/M2）极化的转变对AHO的影响。项目研究发现：Cav-1抑制AOH诱发的细胞凋亡而表现对神经保护作用，Cav-1通过对小胶质细胞激活的下调来保护RGCs免受AOH损伤，CAV-1可以调节AOH损伤模型中占优势的M1小胶质细胞向M2的转变，从而产生神经保护作用，Cav-1通过改变体外视网膜小胶质细胞的极化状态来保护RGCs，Cav-1通过减少TLR4激活Akt/PTEN信号通路对RGCs产生保护作用，TLR4敲除促进了Cav-1在AOH小鼠中的保护作用。研究结果表明：CAV-1在AOH动物模型中表现出神经保护作用，CAV-1通过调节TLR4/Akt/PTEN信号通路，促进小胶质细胞（M1/M2）极化的转变来缓解AHO，研究证明了Cav1是青光眼的一个有效治疗指标，为青光眼的治疗提供新的靶点和治疗思路，具有较强的理论价值和转化应用价值。