MMP2高表达在糖尿病性白内障发病过程中的作用及机制研究

The genesis of diabetic cataract (DC) is closely related to high glucose induced abnormal metabolism. At present, studies have shown that hyperglycemia can induce apoptosis of lens epithelial cells, thereby reducing the density of epithelial cells, promoting glucose from aqueous transferred into the lens, and secondarily induce severe metabolic abnormalities and oxidative damage. Proteomic studies have detected that high glucose induces mitochondrial matrix metalloproteinase 2 (MMP2) overexpression in lens epithelial cells, suggesting that MMP2 activation may be involved in apoptosis. This project is planned to observe the influence of MMP2 to lens epithelial mitochondria. On the basis that we confirm that MMP2 induce pro-apoptotic, we will verify that activated MMP2 affect the mitochondria by altering mitochondrial HSP60 and Connexin 43. This will clear the mechanism of apoptosis regulated by MMP2. It can provide a new theoretical foundation and experimental basis for DC by targeted gene therapy.

糖尿病性白内障（DC）的发生，与高糖环境下异常代谢密切相关。研究证明高糖能够诱导晶状体上皮细胞凋亡，进而降低上皮细胞密度，促进葡萄糖自房水转移至晶状体内，继发严重代谢异常和氧化损伤。蛋白质组学检测发现高糖环境激发晶状体上皮细胞线粒体基质蛋白酶MMP2高表达，提示MMP2激活可能参与促凋亡过程。本项目拟通过细胞水平及DC动物模型观察MMP2对于晶状体上皮细胞线粒体的影响，在确证MMP2诱发促凋亡的基础上，验证MMP2通过改变HSP60和 Connexin 43损伤线粒体，明确MMP2调控凋亡的机制，力求为DC的靶向治疗提供新的理论基础和实验依据。

糖尿病性白内障(diabetic cataract, DC)是糖尿病重要的眼部并发症，糖尿病患者患白内障的风险增加了五倍，他们的白内障成熟更快，需要在更早的年龄进行手术。尽管目前手术成功率高，但人工晶体仍旧存在缺陷，而且手术并发症、术后视网膜病变的快速进展以及经济负担沉重等因素，使得DC发病机制的研究和预防控制极具价值。DC的发生，与高糖环境下异常代谢密切相关。本研究通过观察MMP2高表达对于晶状体上皮细胞的影响，验证葡萄糖自房水转移至晶状体内的异常，引起的严重代谢异常和氧化损伤。研究结果显示，高糖环境下MMP2表达上调，胞外分泌量增多，晶状体上皮细胞内MMP2相关蛋白HSP60、connexin 43以及凋亡相关蛋白Bax在高糖环境中表达显著增多。细胞形态学检测显示，高糖环境中晶状体上皮细胞以及DC动物模型的上皮细胞形态不规则，细胞之间的连接不规律，凋亡比例增多，单层晶状体上皮细胞存在动态缺失。随后的代谢组学检测显示高糖环境下，多个代谢通路发生明显改变，其中主要的改变如，有氧氧化（三羧酸循环）显著激活，精氨酸合成代谢，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢旺盛，糖酵解随着葡萄糖浓度升高，先升高再降低。综上，高糖环境细胞外分泌MMP2增多可能引起HSP60高表达，继而引起Connexin 43的变化及凋亡蛋白Bax的高表达等一系列变化，从而引起细胞凋亡增多。由此可能引起单层上皮细胞在特定时刻发生缺失，导致葡萄糖过多进入体内引起显著的代谢变化，包括有氧氧化、糖酵解、多种氨基酸代谢等。本研究首次获得了高糖环境下晶状体上皮细胞系约3000种蛋白质表达信息，尤其数百种代谢酶的变化，100余种代谢产物的变化，获得了代谢通路异常的信息，为研究糖尿病性白内障的发生提供大量的数据基础；通过晶状体上皮细胞动态缺失角度证实，葡萄糖进入晶状体内的屏障破坏，导致大量葡萄糖快速在晶状体内累积引起代谢异常，为后续靶向治疗提供依据。