基于UPR分子伴侣途径的葡萄皮多酚类物质延缓RPE衰老保护视觉功能的机制研究

Retinal pigment epithelium (RPE) senescence is the main cause of age-related macular degeneration. We found that grape skin polyphenols prevent senile RPE from apotosis, suggesting their anti-ageing effect on RPE, the molecular mechanism remains unclear. The pathogenesis of senile RPE can be related to upregulating expression of unfold protein response (UPR) molecular chaperones. Our recent study showed that grape skin polyphenols upregulate expression of GRP78 which serves as a UPR molecular chaperone. It is reasonable to suppose that grape skin polyphenols exhibit anti-ageing effect on RPE by mediating GRP78 expression. In present study, we'll clarify whether the anti-ageing effect on RPE of grape skin polyphenols is related to upregulating expression of GRP78, reveal molecular mechanism by which grape skin polyphenols mediate expression of UPR molecular chaperones to exhibit anti-ageing effect on RPE, and investigate synergy of main polyphenol components. The project will provide fundamental basis for anti-ageing efficacy on RPE via dietary supplement, and show new idea of food design for inhibiting age-agerelated macular degeneration

视网膜色素上皮细胞（RPE）衰老是视觉功能老化的关键因素之一，课题组研究发现葡萄皮多酚能够抑制衰老的RPE发生凋亡，提示葡萄皮多酚可能具有延缓RPE衰老的作用，分子机制尚待探讨。RPE衰老的机制与未折叠蛋白反应（unfold protein response，UPR ）分子伴侣表达下调有关，我们前期研究表明葡萄皮多酚上调UPR关键分子伴侣GRP78的表达，分析可能通过调控GRP78等UPR分子伴侣表达延缓RPE细胞衰老。本课题旨在这些发现的基础上，明确葡萄皮多酚调控UPR关键分子伴侣表达与延缓RPE衰老之间的关系，揭示葡萄皮多酚通过调控UPR延缓RPE 衰老的分子机制，并且探讨葡萄皮主要多酚类物质之间的协同作用。本项目将为通过膳食营养抑制RPE衰老病变提供理论依据，为通过食品设计延缓视觉功能老化提供新思路

随着年龄增长，脂褐素在视网膜色素上皮细胞（RPE）中逐渐累积，可导致视网膜衰老以及视觉功能退化，是中老年人群致盲主要原因之一。在膳食中添加营养补充剂是延缓眼底组织老化的主要手段，本项目致力于探索高效、安全的延缓RPE细胞衰老的膳食营养补充剂，并且明确其作用机制。将脂褐素过载的RPE细胞经蓝光照射，以此作为RPE细胞衰老模型,用于研究葡萄多酚类物质延缓RPE细胞老化的作用。研究结果表明，富含多酚类化合物的葡萄皮渣提取物（GSEs）显著抑制脂褐素介导的RPE细胞凋亡。GSEs在mRNA水平及蛋白水平上调未折叠蛋白反应(UPR)分子伴侣GRP78表达，当通过RNA干扰技术沉默GRP78表达，GSEs对脂褐素介导RPE细胞凋亡的抑制作用被阻断，表明GSEs通过促进GRP78表达从而抑制RPE细胞氧化损伤。脂褐素介导的氧化应激促进RPE细胞中UPR及内质网应激(ER-stress)相关分子p-elf2α、p-IRE1α及ATF6的表达，而采用GSEs处理细胞后，p-elf2α和p-IRE1α的表达明显降低。GSEs对ER-stress相关凋亡途径中关键分子CHOP/GADD153、JNK具有抑制作用，并且对CHOP的抑制作用是通过上调GRP78实现的。此外, GSEs抑制促凋亡蛋白Bax在线粒体中表达，促进抗凋亡蛋白Bcl-2在线粒体中表达，减少细胞色素C在在胞浆中释放，以致 casepase-3、 casepase-9的活化。并且，GSEs降低了活性氧自由基(ROS)生成量，抑制脂褐素介导的氧化应激反应。由此表明，GSEs在RPE细胞中抑制氧化应激诱导的线粒体凋亡途径。在此基础之上，进一步阐明了低聚原花青素B2、白皮山醇等多酚类化合物抑制脂褐素介导RPE细胞氧化损伤作用及机理，并探讨多酚化合物之间的协同作用。原花青素B2通过调控GRP78表达抑制脂褐素介导的RPE细胞损伤,并且抑制ER stress及线粒体调亡途径。白皮杉醇通过PI3K/Akt途径激活Nrf2抗氧化通路，减少ROS生成量，并且抑制ER stress反应，从而抑制脂褐素介导的RPE细胞调亡。研究成果为通过膳食营养抑制RPE细胞衰老病变提供理论依据，为通过食品设计延缓视觉功能老化提供新思路。