从小胶质细胞新型标记物TSPO维护视网膜雌激素代谢的角度探讨糖尿病视网膜病变中的性别差异

Diabetic retinopathy (DR) is one of the most devastating blindness-causing diseases worldwide. Inflammation induced by active microglia is the major reason of retina damage in DR, Epidemic data shows that female DR patients exhibit a better prognosis in visual acuity, the causative reason of this phenomenon may be due to the activation-inhibition effect of estrogen on microglia. According to the discovery of estrogen synthesis in retina, we sepeculate that TSPO, which transfers cholesterol across mitochondrial and is detected in microglia recently, may exert its function in estrogenic cycle of retina. Our previous studies were the first time to discover that the elevated expression of TSPO in microglia enhanced the estrogen synthesis and simultaneously inhibited microglia activation under hyper glucose environment. In addition, blockade of estrogen signaling diminished the protective effect of TSPO. Based on the aforementioned results, we put forward the hypothesis that TSPO positively promotes retinal estrogenic cycle and therefore inhibits microglia activation to protect retina from being damaged by inflammations induced by hyper glucose. In this study, we focus on the role of TSPO in microglia and the mechanism by which regulates the activation of TSPO - estrogen signal axis in the development of DR in vivo and in vitro models. This study is expected to elucidate the reason of gender discrepancy in the prognosis of DR, and therefore individualize the therapeutic strategy for DR patients.

糖尿病视网膜病变（DR）是全球范围内最严重的致盲性眼病之一，小胶质细胞活化是其炎症损伤的最主要因素。流行病学发现女性DR患者视力预后较好，其原因可能是雌激素通过抑制小胶质细胞活化减轻炎症损害。近年发现视网膜中存在雌激素合成环路，小胶质细胞新型标记物TSPO可以调节雌激素的合成原料胆固醇的转运，我们由此推测TSPO可能参与视网膜雌激素的合成，发挥神经保护作用。本课题组首次发现：TSPO不仅促使雌激素的合成，并且抑制高糖刺激下小胶质细胞的活化，在阻断雌激素合成后，其抑制功能大幅减弱。基于此，我们提出假说：TSPO可以通过提升视网膜局部的雌激素合成水平，使小胶质细胞恢复稳态，减少炎症损伤。本研究将以TSPO为靶点，以DR动物模型、高糖诱导小胶质细胞为研究对象，阐明TSPO—视网膜雌激素环路—DR炎症损伤的关系。该研究有望解释DR预后性别差异的原因，为DR的个体化治疗提供依据。

小胶质细胞活化是糖尿病视网膜病变进展过程中的关键过程。既往研究表明转位蛋白（Translocate Protein K18, TSPO）具有调节雌激素合成从而抑制小胶质细胞活化的作用。在本项研究中，我们主要探讨TSPO抑制小胶质细胞活化，从而达到神经保护机制。为此，我们首先利用C56BL/6J小鼠建立STZ诱导的糖尿病视网膜疾病模型（diabetic retinopathy, DR）小鼠模型和高糖诱导的原代小胶质细胞氧化应激模型等多个模型明确TSPO蛋白的定位和表达。通过蛋白质印迹实验（western blot，WB）和实时PCR技术分别从蛋白质水平和基因水平检测TSPO表达。我们发现：TSPO表达于C56BL/6J小鼠的小胶质细胞上，在C56BL/6J小鼠模型和高糖处理的小胶质细胞中，可观察到TSPO表达显著上调且具有时间依赖性，呈现“先升高后降低”的趋势，其中TSPO蛋白表达量和mRNA水平在6个月龄的C56BL/6J小鼠DR后5天和在经高糖处理后24小时的小胶质细胞中达到峰值。在体外干预TSPO基因表达并通过WB实验发现在高糖处理组中，过表达TSPO基因，小胶质细胞中雌激素应答元件结合蛋白（AC1）磷酸化水平，转录表达和小胶质细胞存活率显著增加，CX3CL1的表达显著降低；抑制TSPO基因，小胶质细胞中AC1磷酸化水平，转录表达和小胶质细胞存活率显著降低，CX3CL1的表达显著增加。此外，敲除AC1基因表达可抑制TSPO的表达。以上结果表明，小胶质细胞中存在TSPO-AC1反馈环路，且TSPO可能通过AC1途径抑制高糖诱导的小胶质细胞活化，这可能为将来治疗糖尿病视网膜病变提供理论依据。