UCP-2调节的线粒体增殖及功能在2型糖尿病视网膜病变发病和防治中的作用及其临床意义

本课题组研究发现，高糖引起视网膜血管内皮细胞线粒体ROS生成增加，导致AGEs增加、PKC活性增强等，线粒体ROS是糖尿病性视网膜病变(DR)防治的一个关键靶点；新近又发现，解耦联蛋白-2(UCP-2)对线粒体ROS生成有负性调节作用。本课题将以这些发现为基础，应用已建立的UCP-2基因敲除小鼠模型，首先阐明其在线粒体增殖、功能及细胞凋亡中的作用及机制；其次构建UCP-2基因过表达质粒，分别对高糖孵育的细胞和db/db小鼠进行干预，揭示其对细胞凋亡和DR的可能保护作用及机制；进一步以UCP-2基因为靶向，评估ACEI及生物信息学筛选的活性肽KV11对DR治疗效果；另外还探讨UCP-2基因多态性作为2型糖尿病患者视网膜病变生物标记物的可行性。这些研究目前在国际上尚属空白，对于探索UCP-2新功能、阐明其在DR发病中作用及其机制具有理论创新意义，同时对于DR早期诊断及临床防治具有重要现实意义。

本课题组研究发现，高糖引起视网膜血管内皮细胞线粒体（reactive oxygen species, ROS）生成增加，导致AGEs增加、PKC活性增强等，线粒体 ROS 是糖尿病性视网膜病变(diabetic retinopathy, DR)防治的一个关键靶点；新近又发现，解耦联蛋白-2(uncoupling protein-2, UCP-2)对线粒体 ROS 生成有负性调节作用。本课题以这些发现为基础，应用已建立的UCP-2基因敲除小鼠模型，首先阐明其在线粒体增殖、功能及细胞凋亡中的作用及机制；其次构建了UCP-2基因过表达质粒，分别对高糖孵育的细胞和db/db小鼠进行干预，发现过表达UCP-2可抑制线粒体膜电位、减少ROS生成，从而阻止线粒体ROS 通过VEGF/PEDF比升高所导致血管通透性增加等病理改变，揭示UCP-2对细胞凋亡和DR的保护作用及机制；进一步以 UCP-2 基因为靶向，评估ACEI、他汀类及生物信息学筛选的活性肽KV11对DR治疗效果，阐明了ACEI通过上调PPARγ/UCP-2通路，减少高糖诱导的视网膜组织细胞线粒体ROS生成，抑制VEGF/PEDF比的升高, 从而显著减少视网膜血管细胞凋亡、无细胞毛细血管形成，降低视网膜血管基底膜厚度，缓解视网膜血管组织损伤；阐明他汀类药物辛伐他汀上调视网膜组织细胞PGC-1α，防止高糖诱导的线粒体ROS异常增加，引起PARP/VEGF/p38MAPK通路的抑制，从而抑制糖尿病视网膜血管细胞的凋亡及血管渗透性增加，防治血管损伤；另外，我们应用生物信息学方法筛选并合成小肽KV11，发现其可明显抑制角膜新生血管及视网膜新生血管的形成，且对视网膜有良好的穿透性及安全性。最后，我们还探讨UCP-2基因多态性作为2型糖尿病患者视网膜病变生物标记物的可行性。对于探索UCP-2新功能、阐明其在DR发病中作用及其机制具有理论创新意义，同时对于DR早期诊断及临床防治具有重要现实意义。