PI3k/Akt信号通路介导的褪黑素对糖尿病视网膜病变的保护作用及机制研究

Diabetic retinopathy, the most serious comlications of diabetes, is the primary cause of aquired blindness. Effective therapeutic drugs is still unavailable. Oxidative stress and inflammation is found to be closely associated with diabetic retinopathy. Therefore, antioxidants and anti-inflammation drugs will preovide a new and more effective therapeutic approach. Melatonin is considered to be the strongest antioxidant with the anti-inflammation effect simultaneously. It has been proved that melatonin protects complications of kidney, heart and nervous system induced by diabetes. However, the protective effect on diabetic retinopathy has been rarely reported, with the targets of malatonin and the signal pathway not clear. Our preliminary research have found that the anti-oxidative effect by melatonin on diabetic retinopathy is receptor-dependent and PI3k/Akt/Nrf2 signal pathway mediated. Based on this, our study is to investigate the ways that PI3k/Akt signal pathway participates in the effect by melatonin on diabetic retinopathy, whether Nrf2 and NF-ΚB mediate this effect, and relationship between Nrf2 and NF-κB. It will provide a theoretical basis for the development of new drugs for diabetec retinopathy. Two papers of our study have been pubulished on one domestic medical journal and one SCI journal (IF=4.092), respectively.

糖尿病视网膜病变是最为严重的糖尿病的眼部并发症，是获得性致盲的首要原因，而目前尚无有效治疗药物。目前认为氧化应激和炎症因子都参与了疾病发展，因此抗氧化和抗炎治疗将提供更有效的治疗。褪黑素被认为是体内抗氧化应激能力最强的分子，同时也具有抗炎保护作用。已有的研究证实它对于糖尿病所致的肾脏、心脏及神经系统并发症具有保护作用，但褪黑素在视网膜组织的作用靶点、作用机制并未明确。我们的前期研究发现，褪黑素对高糖环境下视网膜组织具有抗氧化保护作用，且具有受体依赖性，PI3k/Akt/Nrf2途径是介导这一保护作用的重要信号通路。在此基础上，本课题将运用生物化学、分子生物学等方法从细胞和整体水平研究PI3K/Akt通路如何介导褪黑素对糖尿病视网膜病变的多种保护作用，明确Nrf2与NF-κB在其中的作用及其相互关系。本课题前期实验已发表1篇国内学术期刊论文，1篇SCI论文（IF=4.092）。

本研究旨在探索褪黑素是否对糖尿病视网膜损伤具有保护作用及其作用机制，第一部分利用高糖培养视网膜Müller细胞进行研究。结果显示，与高糖组相比，褪黑素可以提高谷胱甘肽合成限速酶及抗氧化酶表达，而这一效应可被褪黑素膜受体阻滞剂Luzindole部分阻断。高糖干预下，Müller细胞分泌的VEGF水平及炎症因子水平显著升高，而褪黑素干预可抑制其表达。褪黑素可以抑制高糖状态下细胞内提高的NF-κB水平。相比于高糖组，褪黑素处理组的磷酸化Akt水平明显提高，同时，PI3k特异性阻断剂LY294002显著降低了在褪黑素干预下提高的磷酸化Akt水平，抗氧化酶的表达。Nrf2基因沉默抑制了褪黑素对Mϋller细胞的抗氧化效应，以上表明PI3k/Akt-Nrf2通路及NF-κB主要参与了褪黑素对视网膜Müller细胞的抗氧化及抗炎保护。第二部分通过建立糖尿病大鼠模型进行研究。与正常对照相比，糖尿病大鼠视网膜组织的炎症因子及VEGF水平显著升高，而褪黑素可以显著抑制其表达。糖尿病大鼠视网膜组织中磷酸化IκB和细胞核内NF-κB表达较正常对照组明显提高，而褪黑素可以抑制该效应，说明NF-κB通路参与褪黑素对炎症因子的调控。褪黑素治疗组大鼠视网膜组织中HO-1的水平较糖尿病组显著提高，并且Nrf2，磷酸化Akt水平也相应提高，证实PI3k/Akt-Nrf2通路参与褪黑素对糖尿病视网膜病变的抗氧化保护。ERG结果表明褪黑素可以减轻糖尿病状态下，早期视网膜功能的损伤。综上，本研究证实褪黑素对糖尿病视网膜病变存在保护作用，主要表现在抗氧化，抗炎症这两个方面，并且发现PI3k/Akt-Nrf2和NF-κB通路主要参与了其抗氧化及抗炎保护，同时褪黑素可减轻糖尿病状态下视网膜的功能损伤。褪黑素具有安全，作用高效及经济等优点，因此本研究为以后进行糖尿病视网膜保护新药的研发及药物的临床试验提供了理论依据，为糖尿病视网膜病变的治疗提供了新的途径。本项目资助发表文章5篇，项目经费共计69万元，支出491783.01元，结余198216.99元。剩余经费用于本项目研究后续支出。