PGC-1α/UCP-2通路在糖尿病性视网膜病变Müller细胞线粒体功能障碍中的作用及机制研究

The pathologic change of diabetic retinopathy (DR) includes retinal microvascular abnormality and neural injury. Neural injury takes place earlier and more inconspicuously than microvascular abnormality. Müller cell is the most important neuroglia cell in the retina. Reactive oxygen species (ROS) in mitochondria plays a critical role in the development of DR. We initially discovered that cells over-expressing Uncoupling Protein 2 (UCP-2) could suppress ROS production and increase Bcl-2/decreases Caspase-3. ROS is regulated by UCP-2 while Peroxisome Proliferator Activated Receptor-γ Coactivator 1α (PGC-1α) is the upstream factor of UCP-2 and the key factor influencing the synthesis and oxidative stress of mitochondria. Somehow, PGC-1α is estimated to be the key target. This project aims to study the relationship between PGC-1α and Müller cell mitochondrial function; to study the relationship between UCP-2 and Müller cell mitochondrial function; to study the influence of Müller cell on the metabolism of glutamic acid and retinal ganglion cell apoptosis in DR. The goal is to identify PGC-1α/UCP-2 pathway’s correlation with DR Müller cell dysfunction by exploring PGC-1α activity regulation, UCP-2 expression and ROS production, the results of which will provide theoretical supports for potential intervening therapy.

糖尿病性视网膜病变（DR）神经损伤较微血管病变发生更早、更为隐匿。Müller细胞是视网膜内最主要的神经胶质细胞。线粒体活性氧（ROS）增高在DR中起核心作用。预实验发现ROS生成受线粒体解偶联蛋白-2（UCP-2）调控，细胞过表达UCP-2，ROS抑制，Bcl-2上调/Caspase-3下调，而过氧化物酶体增殖物激活受体辅助激活因子-1α（PGC-1α）是UCP-2上游分子和调节线粒体功能核心因子。本研究围绕Müller细胞线粒体功能障碍这一DR早期事件，研究PGC-1α与DR视网膜Müller细胞线粒体功能关系；研究PGC-1α下游分子UCP-2在Müller细胞中的作用；研究Müller细胞对DR谷氨酸代谢、神经节细胞凋亡影响。从PGC-1α活性调节、UCP-2表达、ROS生成等探索PGC-1α/UCP2通路与DR视网膜Müller细胞功能障碍的关系，为开发相关药物提供理论依据。

糖尿病性视网膜病变（DR）是工作人群首要致盲原因。Müller细胞是视网膜内最主要的神经胶质细胞，在DR早期的神经损伤中起关键作用。线粒体活性氧（ROS）增高在DR中起核心作用，其生成受线粒体解偶联蛋白-2（UCP-2）调控，然而UCP-2在视网膜Müller细胞中的作用尚不清楚。本研究初步揭示了UCP-2过表达腺病毒转染大鼠视网膜Müller细胞（rMC-1）显著降低ROS产生，可改善高糖诱导rMC-1的线粒体功能，增加线粒体功能相关基因ATP5O、COX5b和ERRα的表达，减少细胞凋亡，下调血管内皮生长因子（VEGF）、白细胞介素-6（IL-6）和白细胞介素-17a（IL-17a）水平。此外，为明确UCP-2是否可以作为DR早期诊断的潜在生物标志物，还检测了增殖性糖尿病性视网膜病变（PDR）患者玻璃体和血清中UCP-2、肿瘤坏死因子-α (TNF-α)、高迁移率族蛋白-1 (HMGB-1)、晚期糖基化终末产物受体(RAGE)、白细胞介素-1β(IL-1β)、VEGF等细胞因子水平，结果提示：与非糖尿病对照组相比，PDR患者血清和玻璃体中UCP-2水平显著降低， 而HMGB-1、RAGE、IL-1β、VEGF等含量显著升高；血清UCP-2含量鉴别PDR患者与对照组的AUC值为0.896 (95%CI=0.830-0.962，P<0.001)，提示了血清UCP-2可作为鉴别DR和早期诊断PDR的非侵入性生物标志物，从临床角度验证UCP-2在DR发生发展中起着关键作用。综上所述，本研究初步证明了UCP-2在高糖诱导的视网膜Müller细胞氧化应激损伤中发挥重要的调节作用，血清UCP-2可作为早期诊断PDR的生物标志物，为DR的神经损伤研究提供新的理论依据。研究成果在Acta Ophthalmologica等期刊发表项目标记论文3篇，申请国家发明专利1项，培养研究生2名。