PI3K/Akt/GSK3β通路调控Nrf2诱导视网膜色素上皮细胞铁死亡的机制研究

Increased oxidative-stress–mediated retinal pigment epithelial (RPE) cell death has been implicated in age-related macular degeneration (AMD) pathogenesis. Glutathione and Nrf2 are both established as protective cellular components against oxidative damage in RPE, however, such redox system may be significantly reduced with increasing age, predisposing the RPE to increased oxidative-stress–mediated cell death. Our previous study has demonstrated glutathione depletion induces ferroptosis in RPE cells. Nrf2 is a crucial regulator in ferroptosis, however, its regulatory role in ferroptosis remains unclear. Here, we aim to establish ferroptotic RPE model in vitro and in vivo, and use RNAi and conditional knockout mice, to illustrate the role of Nrf2 in glutathione synthesis，moreover, elucidate how PI3K/Akt/GSK3β signaling pathway-mediates Nrf2 downregulates glutathione synthesis induces ferroptosis in RPE. The study is aim to linking decreased redox system and ferroptosis in RPE, and sheds a new light on ferroptosis and AMD pathogenesis.

氧化应激诱导的视网膜色素上皮（RPE）细胞死亡可促进老年黄斑变性（AMD）的发生。谷胱甘肽和Nrf2都是RPE中主要的抗氧化应激防御体系，但会随年龄增加而衰减，使RPE更易发生氧化应激损伤和细胞死亡。本课题前期研究已经证实了谷胱甘肽耗竭会诱导RPE细胞发生铁死亡。Nrf2是铁死亡重要的调控因子但其调控通路尚不明确。鉴于此，本课题拟在体外及体内实验中构建RPE铁死亡模型基础上，使用RNAi干扰技术及条件性基因敲除小鼠模型，检测Nrf2对谷胱甘肽合成的作用，明确PI3K/Akt/GSK3β通路调控Nrf2表达/活性并进而作用于谷胱甘肽合成过程诱导RPE细胞铁死亡的机制，为RPE细胞的抗氧化应激体系下调和铁死亡之间建立联系，并为未来在AMD发病机制中的研究提供理论依据。

氧化应激诱导的视网膜色素上皮细胞及继之发生的视网膜光感受器细胞死亡可促进老年黄斑变性（AMD）的发生。衰老导致的体内抗氧化应激保护体系降低和铁含量水平增加促进了铁死亡发生的年龄依赖性危险因素。铁死亡的特征是铁依赖性的致死性脂质过氧化物的生成，其发生是脂质过氧化的直接结果。人视网膜是一种代谢性活跃的组织，具有高氧耗量，持续光照暴露，及富含多不饱和脂肪酸（PUFA）的特点，因此，视网膜易发生脂质过氧化，并可能发生铁死亡。在本研究中我们分别明确了光照对小鼠视网膜和视网膜色素上皮氧化应激和铁死亡的作用，及视网膜变性及铁死亡的关系，探索了视网膜氧化应激与老年黄斑变性的关系，并与铁死亡之间建立联系。. 研究结果显示与未经光照损伤的对照组小鼠相比，光照损伤小鼠视网膜及RPE中脂质过氧化增加，视网膜细胞死亡。光损伤小鼠视网膜中吞噬相关因子MerTK荧光表达增强，提示光损伤后小鼠视网膜内过度吞噬作用导致氧化应激和脂质过氧化形成。铁螯合剂DFP可减轻光损伤小鼠视网膜内提示炎性渗出的高反射信号及视网膜水肿，同时可抑制光损伤造成的小鼠视网膜氧化应激诱导的衰老（SIPS）。在碘酸钠（NaIO3）诱导的视网膜色素上皮细胞死亡中，GSK3β磷酸化增加，LC3蛋白表达水平升高。铁死亡抑制剂可减少NaIO3诱导的视网膜色素上皮细胞死亡。在NaIO3诱导的小鼠视网膜变性模型中，铁死亡抑制剂Fer-1和Lip-1可明显减轻NaIO3诱导的小鼠视网膜变性及视网膜色素上皮损伤。. 综上所述，本研究为视网膜的氧化应激和视网膜变性及铁死亡之间建立联系，并为未来在老年黄斑变性发病机制中的研究提供了理论依据。