激素性高眼压中myocilin蛋白通过内质网应激对小梁细胞的影响研究

In glucocorticoid-induced ocular hypertension, the resistance to aqueous humor outflow through the drainage structure of the trabecular meshwork (TM) is increased, thus elevating IOP. The mechanisms that cause increased outflow resistance in the TM is still unclear. Our previous study reveal that MYOC is highly induced by glucocorticoid in TM cell. So, whether MYOC participate in the mechanisms of glucocorticoid-induced ocular hypertension? And how? Previous study had reported that overexpress of MYOC can activates the endoplasmic reticulum stress (ERS) in Drosophila Eye. Our previous results suggested that ERS participate in the mechanisms of glucocorticoid-induced ocular hypertension. So, we suppose that long-term treatment of glucocorticoid can induced over-expressed myocilin, then can induced endoplasmic reticulum stress in TM cells and cause TM cell apoptosis by activates unfolded protein response. Therefore, in this investigation, we intend to investigate the role of myocilin in glucocorticoid-induced ocular hypertension by combined the use of si-RNA-Nano-corpuscle, MYOC knock-out mice, plasmid vector and so on.

激素性高眼压主要是由于小梁网细胞功能障碍和调亡导致房水流出阻力增加所致，但具体机制尚未阐明。我们前期的研究表明激素处理后小梁网细胞MYOC基因表达显著增高。那么，MYOC编码的myocilin蛋白是否介导激素性高眼压中小梁网细胞的功能障碍甚至凋亡？其机制是什么？以往研究表明myocilin蛋白在果蝇眼中过表达可导致内质网应激（ERS），而我们的前期研究表明ERS参与了激素性高眼压的形成，因此我们提出假设：在激素性高眼压中糖皮质激素作用于小梁网细胞，导致myocilin蛋白大量合成，耗竭了细胞降解蛋白能力，产生ERS，进而导致小梁网细胞功能障碍甚至凋亡。本项目拟采用我们前期研发的载si-RNA纳米微粒，结合基因工程小鼠、质粒载体等工具，通过细胞和动物实验阐明激素性高眼压中myocilin蛋白是导致内质网应激，进而导致小梁网细胞凋亡的关键位点，为寻找防治激素性高眼压的治疗靶点提供科学依据。

背景.糖皮质激素可导致眼压升高。如果未及时治疗激素导致的高眼压，患者可能发展为继发性青光眼，导致不可逆性视功能受损。目前激素性高眼压的发病机制尚未完全阐明。前期研究表明myocilin蛋白可能在激素性高眼压的发病机制中具有重要作用。我们提出假设：在激素性高眼压中糖皮质激素作用于小梁网细胞，导致myocilin蛋白大量合成，耗竭了细胞降解蛋白能力，产生内质网应激（ERS），进而致小梁网细胞功能障碍甚至凋亡。.主要研究内容.本研究通过体内以及动物实验来阐明myocilin蛋白在激素性高眼压的发病机制中具有重要作用。体外实验：通过检测了正常小梁网细胞以及MYOC敲低小梁网细胞在不同激素水平下处理4天后的细胞活性，不同激素水平下处理7天后正常小梁网细胞以及MYOC敲低小梁网细胞ATF6，Caspase-3，CHOP，GRP78，MYOC，P-elF2α，PSMB5的mRNA和蛋白表达情况来验证myocilin蛋是否是激素导致的小梁网细胞ERS，并进一步导致小梁细胞凋亡的的关键蛋白。动物实验：对MYOC 敲除小鼠和正常小鼠进行激素性高眼压造模，并检测Caspase-3，GRP78，myocilin的表达情况。.重要结果.正常小梁网细胞以及MYOC敲低小梁网细胞随着激素浓度的提高，MYOC的表达量显著升高，ERS的标记物GRP78， UPR的标记物ATF6，P-elF2α，凋亡通路的标记物CHOP，caspase-3的表达量随之升高，泛素蛋白酶活性标记物PSMB5表达显著下降； MYOC敲低小梁细胞激素处理后GRP78，ATF6，P-elF2α，CHOP，caspase-3的表达量均较正常小梁细胞少，PSMB5表达量较正常小梁细胞组高。动物实验结果显示MYOC敲除小鼠较野生型小鼠在经过1个月局部激素处理后眼压升高程度与眼压值变化大于5mmHg的比例均显著低于野生型小鼠。并且造激素性高眼压模型后。MYOC敲除鼠的小梁网组织中GRP78，caspase-3的蛋白表达量少于对照组。.关键数据及其科学意义.研究结果揭示小梁网细胞在激素作用下，myocilin蛋白是导致ERS以及UPR的关键因子，并且可以通过CHOP途径启动凋亡通路，导致小梁细胞凋亡，从而导致激素性高眼压。本研究结果揭露了激素性高眼压的重要发病机制。提示myocilin蛋白或者ERS可作为抑制激素性高眼压药物的靶目标。