Nrf2/ARE信号通路对糖尿病视网膜节细胞的保护作用及其机制研究

Diabetic retinopathy (DR) is classically thought of as a microvascular disease of the retinal capillaries. However, diabetes also impairs retinal neuronal function before the onset of visible vascular lesions.Recent studies suggest that oxidative stress plays a major role on retinal neuronal dysfunction in diabetes.The redox sensitive transcription factor Nrf2 mediates induction of protective genes, such as heme oxygenase-1 (HO-1) and (NQ01), via activation of an antioxidant response element (ARE). The Nrf2/ARE antioxidant pathway has been found to be adaptively activated to counteract increased oxidative stress and pharmacological induction of Nrf2/ARE pathway has been implicated as a new therapeutic strategy to improve metabolic disorder and relieve cell damage induced by diabetes. However, the activation and effects of Nrf2/ARE pathway has not been studied in the retina of the genetic type 2 diabetic animal model,db/db mice. The present study is to investigate the activation of Nrf2/ARE antioxidant pathway in retinas of db/db mice and the effects and possible mechanisms of Nrf2/ARE on the function such as receptive field, luminance threshold and contrast threshold of retinal ganglion cells by overexpression or genetic knockout of Nrf2 in db/db mice.

糖尿病视网膜病中视网膜神经细胞的功能损伤发生在临床可见的血管损伤之前，而且是导致糖尿病视觉丧失的直接因素。因此，对于糖尿病引起的视网膜神经组织病变的机制研究及防治就显得尤为重要。氧化应激是引起糖尿病视网膜节细胞功能损伤的主要因素之一。Nrf2/ARE抗氧化蛋白通路是机体应对氧化应激的重要通路，通常被代偿性激活以应对氧化应激；药物诱导性激活该通路可以保护细胞免受氧化损伤。但该通路对糖尿病视网膜节细胞的保护作用及其机制却未有研究报道。预实验结果显示糖尿病初期Nrf2通路被代偿性激活但随着糖尿病进程的发展而受到损伤。本项目的主要目的是利用2型糖尿病动物模型db/db小鼠为研究对象，通过药物诱导或基因敲低技术观察Nrf2通路与糖尿病视网膜节细胞功能异常的关系以及可能的机制，尝试从分子水平解释糖尿病视网膜神经病变的可能机制，同时为糖尿病视网膜病变的早期防治提供新的思路。

糖尿病视网膜病中视网膜神经细胞的功能损伤发生在临床可见的血管损伤之前，而且是导致糖尿病视觉丧失的直接因素。因此，对于糖尿病引起的视网膜神经组织病变的机制研究及防治就显得尤为重要。氧化应激是引起糖尿病视网膜节细胞功能损伤的主要因素之一。Nrf2/ARE 抗氧化蛋白通路是机体应对氧化应激的重要通路，通常被代偿性激活以应对氧化应激；药物诱导性激活该通路可以保护细胞免受氧化损伤。但该通路对糖尿病视网膜节细胞的保护作用及其机制却未有研究报道。本项目通过应用db/db糖尿病小鼠和视网膜缺血再灌注两种动物模型研究了Nrf2/ARE抗氧化蛋白通路在糖尿病视网膜内的表达情况以及药物诱导性激活该通路后对缺血再灌注后视网膜的保护作用。实验结果显示糖尿病视网膜内ROS生成增加；NADPH氧化酶是视网膜内ROS的主要来源；在糖尿病发病初期视网膜内Nrf2 通路被代偿性激活但随着糖尿病进程的发展而受到损伤，NADPH氧化酶参与调控糖尿病视网膜内Nrf2 通路的激活。同时，我们的实验结果证实药物诱导性激活该通路后可以对缺血再灌注后的视网膜提供有效的保护作用。枸杞粘多糖和莱菔硫烷都可以通过诱导Nrf2通路的激活而对缺血再灌注损伤后的视网膜提供有效的保护作用。本项目从分子水平上解释了糖尿病视网膜神经病变的可能机制，同时为糖尿病视网膜病变的早期防治提供了新的思路。