7-甲基黄嘌呤通过ADORA2A/D2受体抑制近视进展的作用机制研究

Myopia is a serious social economic problem in China, and researches have been focused on drugs to inhibit myopia progression. Oral administration of 7-methylxanthine (7-MX) has been proved to be an effective drug against both lens-induced myopia (LIM) and form deprivation myopia (FDM), however the underlying mechanism was not fully understood. Our previous work proved significant different effects of 7-MX between LIM and FDM, with much stronger inhibitory effect noticed in the latter paradigm, suggesting an important role of light intensity (correlated with retinal dopamine system) entering pupil. Further experiments proved the existence of a kind of heterodimer containing both adenosine ADORA2A and dopamine D2 receptor located on human retinal pigment epithelium (RPE). 7-MX is a non-selective antagonist of adenosine receptors, inhibition of ADORA2A could theoretically result in activation of D2 receptor within the heterodimer, given the inhibitory effect of ADORA2A on D2 receptor. To further explore the mechanism of 7-MX on myopia control, distribution of ADORA2A/D2 receptor, RPE cell behavior, and molecular signals correlated with ADORA2A/D2 heterodimer, will be studied under both in vitro and in vivo paradigms in this project.

近视是影响我国经济发展的严重社会公共卫生问题，药物控制是近视研究领域的热点之一。腺苷受体拮抗剂7-甲基黄嘌呤（7-Methylxanthine，7-MX）能够抑制负镜诱导和形觉剥夺近视动物模型的近视进展，但机制不清。前期工作基础表明，7-MX对负镜诱导近视模型的抑制作用明显弱于形觉剥夺模型，提示入瞳光强可能在其中起重要作用，而光强与视网膜多巴胺系统关系密切。预实验研究表明人视网膜色素上皮细胞（RPE）中存在腺苷/多巴胺二聚体受体ADORA2A/D2，ADORA2A受体被抑制后，对多巴胺D2受体的抑制作用解除，7-MX的近视控制作用可能通过该二聚体受体通路介导。本课题拟通过离体培养RPE细胞和在体建立LIM和FDM近视模型，在不同干预下研究ADORA2A/D2受体的分布、RPE细胞的行为学以及ADORA2A/D2受体相关的信号分子通路，进一步研究7-MX抑制近视进展的分子生物学机制。

项目背景：屈光不正是眼科最常见的病种，在所有屈光不正的类型中，近视是最常见的类型。控制近视进展的方法包括光学控制和药物控制两个方向。7-甲基黄嘌呤（7-Methylxanthine，7-MX）是近年来近视药物控制领域新出现的一种可能具有潜在临床应用价值的药物，其有效成分广泛存在于咖啡豆中。动物实验和临床试验均提示7-MX可能具有一定程度的近视控制作用，其作用机制需要研究。.主要研究内容：1）研究7-MX在离体培养的RPE细胞系中，通过ADORA2A/D2受体通路对RPE细胞的影响。2）研究7-MX 在形觉剥夺（FDM）近视动物模型中，通过视网膜中ADORA2A/D2受体通路控制近视进展的可能作用机制，研究不同干预条件对FDM小鼠视网膜中ADORA2A/D2受体通路的影响，研究7-MX控制近视发展的可能机制。.重要研究结果、关键数据：1）ADORA2A-DRD2异二聚体在ARPE中存在；2）ADORA2A-DRD2异二聚体之间存在相互作用；3）用50μmol/l 7-MX处理48小时的RPE细胞，ADORA2A蛋白表达减少，DRD2蛋白表达明显增加；4）7-MX影响DRD2介导的信号转导，用7-MX处理48小时后，ERK和pERK的蛋白表达水平都有所增加；5）7-MX和siRNA对RPE细胞增殖和凋亡无明显的影响；6）眼罩缝合法成功构建FDM近视小鼠模型；7）100mg/Kg 7-MX对小鼠眼部和全身发育无明显影响；8）每日1次连续灌胃7-MX（100mg/Kg) FDM小鼠，可有效延缓眼轴的增长；9）腺苷受体4种亚型（包括ADORA1、ADORA2A、ADORA2B和ADORA3）和DRD2受体均在小鼠视网膜中有表达；10）在正常的眼球屈光发育过程种，不同的腺苷受体表达会随着眼球发育而发生程序性变化，共同调控小鼠眼球的屈光发育；11）7-MX可以抑制FDM眼视网膜中四种腺苷受体和DRD2受体的表达，从而控制小鼠近视的发展。12）7-MX或许是通过抑制巩膜纤维组织降解发挥控制近视发展的作用。.科学意义： 7-MX是近年来近视药物控制领域新出现的一种可能具有潜在临床应用价值的药物。动物实验和临床试验均证实了7-MX具有一定程度的近视控制作用，本课题研究7-MX近视控制机制，为寻找有效的药物靶点和开发近视控制药物提供新思路。