间充质干细胞对视网膜神经节细胞损伤的保护作用的机制研究

Glaucoma is a blinding disease that is characterized by retinal ganglion cell (RGC) damage. So far, there is no effective clinical therapy for neuroprotection for damaged optic nerves. Mesenchymal stem cells (MSCs) based therapy is the hope for neuroprotection and glaucoma. Our previous studies showed that MSCs can constitutively, secrete neurotrophic factors, inhibit RGC apoptosis and promote axonal regeneration in an optic nerve crush model. To further explore the better therapeutic approach of MSCs we will compare the effect of different forms of MSC (MSCs single cells, cell spheroids and microvesicles) on neuroprotection in our optic nerve crush model. In addition, we will focus on two signaling pathways: PI3K/Akt/mTOR and JAK/STAT3 to investigate the molecular mechanisms of MSC based neuroprotection which could provide a new therapeutic target for optic nerve neuroprotection in future.

青光眼是一类以视网膜神经节细胞（RGCs）损伤为特征的疾病。迄今为止，临床尚无针对视神经损伤的有效治疗手段。间充质干细胞（MSCs）是治疗该类疾病的希望之所在。我们前期试验的结果发现，MSCs可持续分泌神经营养因子，抑制压榨性视神经损伤后的RGCs凋亡，并对RGCs有明显的保护和促轴突再生的作用。为进一步探讨MSCs对RGCs保护的更好途径并了解其可能机制，我们将应用分子生物学和视觉电生理等技术，以体内研究的方式，比较不同形式的MSCs（MSCs单细胞群、细胞团及微泡）对压榨性视神经损伤后RGCs的保护效果，以期得出最好的保护受损RGCs的治疗方式。此外，我们还将从PI3K/Akt/mTOR和JAK/STAT3两个信号通路入手，全面探讨MSCs促进视神经损伤后的RGCs存活及其轴突再生的分子学机制，以期找到合适的MSCs作用靶点，为今后MSCs的临床治疗提供理论依据并奠定基础。

视网膜神经节细胞的死亡是青光眼及视神经相关性疾病的共同病理特征。本研究旨在优化间充质干细胞发挥旁分泌作用、促进视神经损伤后视网膜神经节细胞存活和轴突再生的形式，掌握间充质干细胞保护视网膜神经节细胞并促进其轴突再生的机制。体外实验结果显示，四种形式的间充质干细胞，即二维间充质干细胞单细胞群（2D-MSC）、三维间充质干细胞单细胞群（3D-MSC）、二维间充质干细胞微泡（2D-MSC-MV）和三维间充质干细胞微泡（3D-MSC-MV）相比较，相对于2D-MSC而言，3D-MSC可以上调11种细胞因子及1种细胞因子受体的表达水平，3D-MSC-MV比2D-MSC-MV具有更强的促细胞因子分泌及抗炎的能力，在3D-MSC-MV与661W细胞共培养的过程中，LIF、VEGF及SCGF-β三种细胞因子具有随共培养时间延长而上升的趋势，表明3D-MSC-MV可能是间充质干细胞在体外发挥神经保护作用的有效形式。体内研究显示，四种形式的间充质干细胞予以玻璃体腔内注射，均可对视神经损伤后视网膜神经节细胞的存活、轴突再生以及视功能恢复发挥保护作用，2D-MSC的保护作用最早、最强，持续时间约2~3周，3D-MSC-MV的神经保护作用在注射后第4周开始发挥作用，表明2D-MSC可能是间充质干细胞在体内发挥神经保护作用的有效形式，其作用机制是激活JAK/STAT3信号通路。此外，过氧化氢处理的原代视网膜神经细胞存在程序性坏死，过表达基因FADD的水平，可抑制原代视网膜神经细胞坏死模型中RIPK1和RIPK3的相互作用，降低其坏死比例；小鼠视神经钳夹损伤模型中，视网膜神经节细胞亦存在程序性坏死，过表达基因FADD的水平可有效抑制其坏死比例；转染miRNA-761的抑制剂或类似物可显著增加或降低FADD的mRNA表达，表明miRNA-761可调控基因FADD的表达水平。检测并分析青光眼患者和年龄相关性白内障患者房水中的lncRNAs和mRNA，找到差异表达明显的7种lncRNA，发现T267384，ENST00000607393 和T342877这3种lncRNA在青光眼诊断中的效应最高，ENST00000607393的表达下调可显著降低人原代小梁网细胞ALP活性。本项目提示lncRNAs有可能成为青光眼早期诊断的分子标记物，初步探讨了视网膜神经节细胞程序性坏死，为间充质干细胞治疗青光眼提供依据