增殖性糖尿病视网膜病变新模型的建立及造血干细胞对其潜在治疗的研究

Proliferative diabetic retinopathy (PDR) affects a large number of populations, not only in our country, but also across the world as it has become the primary cause of blindness in people of working age. Now the situation is lack of effective treatment and ideal research model. In vitreous and retinal samples of human patients with PDR, the presence of elevated levels of hypoxia inducible factor 1 alpha (HIF1α), a transcription factor found in hypoxic cells, was detected. We hence hypothesize that the retinal-specific loss of the Von Hippel Lindau tumor suppressor protein (VHL), a protein that targets HIF1α for ubiquitination, can mimic retinal hypoxia for a preclinical animal model for PDR. In addition, hematopoietic stem cells (HSCs) can differentiate into endothelial precursors and microglia cells that are capable of forming blood vessels. It may be possible to offer a therapy for this kind of severe ischemic retinopathy in these mutant mice. To prove our hypothesis, the study will be operated in two main parts: 1) We will cross transgenic mice to generate a novel mouse whose retinas not only overexpress HIF1α, but also develop severe retinopathy that has features similar to human PDR; 2) Hematopoietic stem cells (HSCs) will be injected into the vitreous of these mice to test whether these cells can migrate toward areas of damaged vasculature to reinforce the retinal microvascular network.

增殖性糖尿病视网膜病变（PDR）的患病人数多，已成为我国乃至全世界工作年龄人群失明的首要原因。但目前不仅缺乏有效的治疗手段，而且没有理想的研究模型。缺氧诱导因子1α（HIF1α）是一个主要在PDR患者玻璃体和视网膜等缺氧组织中存在的转录因子，VHL可标记HIF1α，激活泛素介导的HIF1α的降解。因此我们提出假说，在小鼠视网膜特异性的敲除VHL，可以模拟视网膜的缺氧状态，从而获得具有PDR表现型的小鼠。此外造血干细胞（HSCs）可分化为内皮细胞前体及小胶质细胞等血管支架结构，在新模型中可验证它是否有潜力成为一种对PDR这类严重的视网膜缺血性疾病有效的治疗手段。为证明此假说，本研究将两部分：1.通过交配转基因小鼠来获得选择性视网膜高表达HIF1α的小鼠，并观察是否有类似PDR的表现型。2.将HSCs注射到PDR小鼠的玻璃体腔，检测这些细胞可否迁移到受损和新生的血管区域来加固视网膜微血管网。

增殖性糖尿病视网膜病变发病率高，是造成失明的主要原因之一。PDR患者主要表现为视网膜新生血管（Neovascularization）形成，如果不及时治疗，将出现玻璃体出血、眼内纤维化、牵拉性视网膜脱离、视网膜变性及新生血管性青光眼等，最终导致患者失明。目前关于PDR发病机制及治疗的研究非常有限，其主要原因在于缺乏研究资源。目前还没有一种与人类PDR表现型类似的小鼠模型可供我们研究所用，所以建立一种与人类PDR发病机制及表现型相似的小鼠模型非常重要，是亟待解决的问题。本研究主要应用VHL-HIF通路在视网膜缺血性疾病的发病机制中起着关键作用。通过在小鼠视网膜特异性的敲除VHL，模拟视网膜的缺氧状态，从而获得具有PDR表现型的小鼠，主要表现为PDR典型的新生血管及渗漏等表型。其他临床表现型包括前房出血、白内障、微动脉瘤、新生血管、视盘周围新生血管和增殖膜形成。小鼠也产生了虹膜新生血管和虹膜粘连，类似于新生血管性青光眼患者的表型。这是目前国际上首个报道可发展到PDR阶段的DM小鼠模型。该模型适用于严重PDR的机制及其治疗研究。在小鼠视网膜感光细胞层特异性的敲除VHL，获得表现典型的视网膜新生血管（Retinal Angiomatous Proliferation RAP)的湿性AMD小鼠模型，主要表现为视网膜下新生血管、出血、渗出、视网膜皱褶和视网膜脱离。可发生血管渗漏的湿性AMD小鼠模型为国际上首次报道。此外在PDR小鼠玻璃体腔内注射经Pol2::GFP修饰的骨髓干细胞可以移行并加固视网膜血管周围，提示外造血干细胞（HSCs）可分化为内皮细胞前体及小胶质细胞等血管支架结构，它可能存在潜在的加固血管的作用，但在本研究模型中，可能因为PDR小鼠病变过于严重，未能观察到渗漏的减少。提示玻璃体腔注射骨髓Lin-造血干细胞有潜力一种成为加固血管的手段，但对于过于严重的PDR病变，其治疗效果仍需进一步研究。