多巴胺系统在慢性高眼压视网膜Müller细胞激活和神经节细胞损伤中的作用及机制研究

Dopamine (DA) and its receptor signaling play important roles in the processing of retinal visual information. Dopaminergic system is also involved in the pathology and pathphysiology of diverse retinal diseases. However, the effects and mechanisms of dopaminergic system in glaucoma are largely unknown. Our preliminary results obtained from a rat chronic ocular hypertension model showed that DA contents and D1 receptor expression were up-regulated, which may modulate outward K+ currents of retinal cells, thus involving in retinal Müller cell gliosis and ganglion cell injury. In the present proposal, by using patch-clamp recordings, immunohistochemistry (immunocytochemistry), Western blot, intravitreal microinjection and molecular biology techniques, we aim to explore the changes in DA contents and DA receptor expression in the retinal cells in a rat chronic ocular hypertension (COH) model, and to investigate the modulatory effects dopaminergic signaling system on Müller cell gliosis and ganglion cell injury, and the underlying mechanisms. The experiments will be done in retinal slices, whole-mounted retinal preprations, purified cultured retinal Müller cells, acutely isolated Müller cells and ganglion cells. Our prospective research achievements would provide a scientific basis for illuminating the mechanisms of retinal ganglion cell injury and for effctively prevention and cure of glaucoma.

多巴胺(dopamine, DA)系统在调控视网膜视觉信息处理过程中发挥有重要的作用，该系统也与多种视网膜疾病的发生发展密切相关，但其在青光眼病理中的作用和机制还是亟待研究的重要问题。我们在慢性高眼压动物模型上的初步实验结果显示，视网膜DA含量和D1受体的表达上调，并通过调控外向钾电流可能参与Müller胶质细胞的激活及神经节细胞的损伤过程。本课题拟在慢性高眼压模型，利用膜片钳电生理、免疫组织(细胞)化学、Western blot、玻璃体显微注射和分子生物学等多学科研究手段，在视网膜切片、完整视网膜铺片、急性分离的视网膜细胞、纯化培养的Müller细胞等上，研究DA系统在慢性高眼压大鼠(或小鼠)视网膜的动态变化，分析其在Müller细胞激活和神经节细胞损伤中的作用及机制。本课题的研究成果将为阐明内源性DA系统在青光眼视网膜细胞损伤的作用及机制，以及有效地防治青光眼提供理论参考依据。

多巴胺(DA)系统在调控视网膜视觉信息处理过程中发挥有重要的作用，该系统也与多种视网膜疾病的发生发展密切相关，但其在青光眼病理中的作用和机制还是亟待研究的重要科学问题。我们在慢性高眼压实验性青光眼动物模型上的研究发现，眼压升高导致视网膜DA系统活性增强，通过激活D1受体（D1R），经细胞内cAMP-PKA信号通路导致Müller细胞外向BKCa通道电流上调，鉴于BKCa电流的上调可以使细胞超级化，该电流的上调可对抗由Kir电流下调介导的细胞去极化，从而延缓或对抗Müller细胞的胶质化激活，对视网膜起到一定的保护作用。我们的研究还发现，激活D2受体（D2R）选择性压抑视网膜神经节细胞ATP-和4-AP-敏感的外向钾电流，上调Nav1.6钠电流，其机制是通过胞内cAMP/PKA信号通路、CaMKII信号通路和MAPK/ERK信号通路实现的；激活D1R提高神经节细胞树突兴奋性突触后电位的时间总和，增加细胞自发动作电位的发放，使膜电位水平去极化，其机制是通过调控Kir钾通道而实现的。D1R和D2R对钠、钾电流的调控作用将增加神经节细胞的兴奋性，从而影响视网膜的视觉信息处理。此外，激活D1R和D2R均可上调大鼠视网膜神经节细胞电压门控钙电流，但对L-型和T-型钙通道亚型呈现差异性调控，这些结果提示，DA及其受体系统在视网膜作用方式的多样性。在此基础上，我们的研究还发现，在慢性高眼压视网膜D1R和D2R均被激活，两者在高眼压引起的神经节细胞凋亡中产生不同的作用，激活D2R导致神经节细胞的凋亡，而激活D1R抑制神经节细胞的凋亡，外源性给予DA对高眼压导致的神经节细胞凋亡有一定的神经保护作用。这些研究结果提示，选择性激活D1R或抑制D2R对青光眼视网膜神经节细胞具有一定的保护作用。全面完成了预期目标，发表SCI论文12篇，中文核心期刊综述1篇。