DNMT调控糖尿病视网膜病变氧化应激和炎症中自噬通路的研究

Aberrant DNA methylation mediated by DNA methyltransferase (DNMT) upregulation has been implicated in the development and progression of diabetic retinopathy (DR). Autophagy serves as a housekeeping process through which dysfunctional cytoplasmic proteins and damaged cellular organelles are removed, for maintenance of the internal environment. Disturbance of autophagy hemostasis have been recently reported to be related closely to DR. Based on our previous studies and the possible roles of DNMT inhibition in the autophagy pathway implicated by the recent studies, we are aiming to investigate the interplay of DNA methylation and autophagy pathway in DR. In vitro and in vivo DR models are used and the changes of DNA methylation state and autophagy pathway are to be evaluated. Through inhibiting DNA methylation by DNMT inhibitor or siRNA and modulating autophagy pathway by autophagy inhibitor or siRNA, the downstream interruption of redox homeostasis and inflammatory reactions, and the sequential diabetic lesion in the cells and the retina are to be observed. Better understanding of the underlying mechanisms has potential to identify novel targets to inhibit this devastating disease.

由DNA甲基化转移酶 (DNA methyltransferase, DNMT) 的表达及活性上调介导的细胞及组织内DNA甲基化异常参与糖尿病视网膜病变 (diabetic retinopathy, DR) 的发生和发展，其中的具体机制未完全明了。自噬是细胞清除无功能胞浆蛋白和受损细胞器、维护机体内环境稳定的机制，近年来研究显示自噬稳态受损与DR关系密切。我们拟在前期研究的基础上，结合新近研究报道的抑制DNMT对自噬系统可能存在的调控作用，建立糖尿病体内外模型，检测其中DNA甲基化状态及自噬通路的改变，并使用抑制剂或基因沉默的手段抑制DNMT以及调控自噬系统，观察细胞和视网膜组织氧化应激和炎症状态的改变以及下游的糖尿病损害相关细胞及组织功能学改变，首次探讨DR发生发展过程中DNA甲基化与自噬通路之间的相互作用关系，更深入而细致地阐述其发病机理，为寻找更早期更有效的DR治疗靶点提供理论基础。

由DNA甲基化转移酶 (DNA methyltransferase, DNMT) 的表达及活性上调介导的细胞及组织内DNA甲基化异常参与糖尿病视网膜病变 (diabetic retinopathy, DR) 的发生和发展，其中的具体机制未完全明了。自噬是细胞清除无功能胞浆蛋白和受损细胞器、维护机体内环境稳定的机制，近年来研究显示自噬稳态受损与DR关系密切。本项目应用糖尿病体内外模型，检测其中DNA甲基化状态的变化及去甲基化药物5-氮杂-2'-脱氧胞嘧啶(5-aza-2’-deoxycytidine, 5-aza-dC)对其中氧化应激及炎症的作用，探讨其中的甲基化机制及自噬机制。发现糖尿病大鼠视网膜存在甲基化状态的异常，5-aza-dC可逆转糖尿病相关氧化及炎症损害，而其中涉及关键抗氧化基因的启动子甲基化异常。在体外培养细胞中，相似的抗氧化基因及炎症因子变化模式，以及5-aza-dC的保护作用可以观察到，但并未检测到抗氧化酶基因的变化，进一步的细胞内自噬状态的分析，发现5-aza-dC可能通过调控自噬状态而达到增强细胞抗氧化能力的作用。本项目探讨DR发生发展过程中DNA甲基化与自噬通路之间的相互作用关系，为寻找更早期更有效的DR治疗靶点提供理论基础。