目的:糖尿病视网膜病变作为常见的糖尿病并发症之一,现已成为致盲的主要眼病。研究发现,高糖可影响血管内皮细胞的功能,并在糖尿病血管病变的过程中扮演了至关重要的角色。本文基于RNA转录组分析技术,研究高糖状态对视网膜血管内皮细胞的影响,旨在全面完整的挖掘并分析高糖状态对血管内皮细胞影响的生物学信息,从而为糖尿病视网膜病变的治疗提供更为准确的切入点。方法:将视网膜微血管内皮细胞(RF-6A)分为对照组和高糖组(25mmol/L葡萄糖培养),经MTT细胞增殖实验,划痕实验,管腔形成实验以及Transwell实验检测高糖作用下视网膜血管内皮细胞的增殖迁移以及管腔形成能力,从而确定高糖模型的成功建立。在此基础上运用RNA转录组分析技术对两组细胞进行全转录组测序、差异表达基因及功能富集分析。基于转录组数据,筛选出两组间差异表达倍数位于前六的基因,并分别在体内(糖尿病与非糖尿病患者的血液中,STZ诱导的大鼠模型中)及体外RF/6A高糖细胞模型,HRCEC,RPE以及Müller细胞中(采用4HNE刺激细胞来模拟糖尿病视网膜病变中细胞所处的微环境)运用RT-PCR,免疫荧光以及western blot对这些基因的表达进行验证。结果:细胞增殖及迁移实验显示高糖组与正常组相比,增殖率及迁移率显著性上升,表明高糖模型的成功建立。通过RNA-seq获得了高糖诱导血管内皮细胞的差异基因表达谱,比较两组的测序结果发现,共有449个差异表达基因。GO和Pathway分析显示差异表达基因主要集中在TGF-β信号通路等,进而影响细胞的能量代谢、蛋白合成等。从差异基因中筛选出6个特异性表达较高的基因,这6个基因分别是SMAD9、BMP4、DAB1、ATP1A3、CHST5和UNC5C。这些基因与癌症、心血管疾病和其他疾病有关,但它们与DR的关系尚未得到证实。BMP4曾被证实参与调节VEGF。BMP4、SMAD9、DAB1和CHST5与细胞外基质代谢相关。ATP1A3调节Na~+/K~+ATP酶系统,引起神经节细胞缺血、凋亡。此外,UNC5C还可引起神经节细胞的凋亡。另RT-PCR,免疫荧光及western的验证结果显示,在糖尿病患者血液,STZ糖尿病大鼠视网膜,4HNE细胞模型中SMAD9和BMP4的表达均上调,表达趋势均与转录组数据结果保持一致并差异具有统计学意义。此外,在RF/6A,HRCEC,RPE以及Müller细胞中上调BMP4的表达后,我们发现BMP4能够明显促进这些视网膜细胞的增殖迁移,以及激活其下游因子SMAD9的表达,并且可明显上调相关纤维化因子以及VEGF的表达。结论:高糖对视网膜血管内皮细胞的影响是多方面的,通过破坏视网膜血管内皮细胞的跨膜传导、细胞外基质代谢等,从而影响其功能。通过分析转录组数据并联合多模型验证结果,BMP4及SMAD9或可成为未来糖尿病视网膜病变早期治疗的新靶点。