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目的:视网膜神经节细胞(retinal ganglion cell,RGC)和视网膜光感受器细胞(Photoreceptor)的损伤是青光眼和其他视网膜疾病重要的细胞标志性改变。目前针对视网膜神经细胞的保护一直是视网膜疾病研究的热点问题,也是一个难点问题,没有重大的突破性进展,治疗效果都不十分理想。 表观遗传基因识别因子溴结构域和超末端结构(bromodomain andextraterminal domain,BET)家族在细胞基因表达的调控、细胞周期的进程以及对一些疾病的发生发展起着至关重要的作用。之前BET家族曾被广泛认为不能被药物调控,直到特异性小分子抑制剂JQ1的偶然发现,使在表观遗传层面实现调控,进而治疗疾病成为可能,但其在眼科中的应用尚未有所报道。 我们探索JQ1在RGC和视网膜光感受器细胞损伤模型中是否具有对视网膜神经细胞的保护作用,并探讨其可能的作用机制。 研究方法:1.我们利用N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)的兴奋性毒性,诱导产生RGC急性损伤模型(模型1)。成年C57BL/6小鼠一侧眼接受NMDA单独(或联合JQ1)玻璃体腔注药,另一侧眼进行空白对照(DMSO+PBS)玻璃体腔注射。然后进行不同时间段的眼球标本采集,进行视网膜切片和全视网膜铺片,计算RGC的丢失情况。对RGC的特异性基因及炎症因子的基因表达进行RT-qPCR检测。TUNEL染色观察计数RGC的凋亡情况。 2.使用视网膜色素变性(RP)模型的rd10小鼠(Pde6brd10突变),观察JQ1在不同的时间点对视网膜光感受器细胞层细胞数的影响;观察出生后24d(PN24)rd10小鼠JQ1玻璃体腔注药组,视网膜光感受器细胞的凋亡情况(TUNEL法)和视网膜功能变化(ERG检测);对视网膜小胶质细胞的特异激活标记物(IBA1,CD68,TSPO)进行免疫染色;对JQ1作用的rd10小鼠中视网膜的炎性细胞因子的基因表达进行RT-qPCR检测;使用流式细胞分选得到rd10小鼠视网膜小胶质细胞,对其进行炎性细胞因子基因表达的RT-qPCR检测,比较JQ1处理组与对照组的不同表达;从小鼠脑部组织进行原代小胶质细胞的培养,对其进行脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)刺激,RT-qPCR检测JQ1预处理组炎性细胞因子的基因表达;体外培养N9小胶质细胞系,对其进行LPS刺激,RT-qPCR检测JQ1, RVX208,Olinone预处理组炎性细胞因子的基因表达,BrdU法检测N9小胶质细胞的增殖,Transwell法检测N9小胶质细胞的迁移。 用Western blot检测比较rd10和B6 WT小鼠视网膜PN14,PN21和PN24各时间段BET2,BET3和BET4的蛋白表达水平,并对两组视网膜切片进行BET2,BET3和BET4的特异抗体染色。 利用siRNA敲低N9小胶质细胞BET2和BET4基因表达,Western blot验证敲低有效性,考查LPS作用下siRNA敲低N9小胶质细胞对炎性细胞因子(TNFα,MCP-1,IL-1β,IL-6和RANTES)表达的影响。 结果:1.NMDA使RGC死亡丢失(玻璃体腔注药后7d和14d),并使RGC特异性基因Thy1,Nrn1,Sncg和Nfl(3d和7d)的表达大幅降低。与此相反,JQ1共同注射治疗组与单独注射NMDA组比较,维持了RGC的细胞数量,特异基因表达是空白对照组(无NMDA)的20-40%(P<0.01),降低了由NMDA诱导的RGC细胞凋亡,TUNEL阳性细胞数降低到对照组的50%(P<0.01)。NMDA组明显上调了炎性细胞因子(TNFα,IL-1β,MCP-1和RANTES)的mRNA表达,而JQ1治疗组则抑制了大约50%的炎性细胞因子基因表达的上调。 2.JQ1与Brom1和Brom2的非选择性结合,抑制了BET的活性。玻璃体腔内注射JQ1减轻了rd10小鼠视网膜光感受器细胞的变性,并增强了视网膜的电生理功能(ERG检测)。JQ1的治疗作用与抑制视网膜小胶质细胞的激活有关。JQ1注射组还减少了小胶质细胞激活标志物(IBA1,CD68,TSPO)的表达;rd10小鼠视网膜以及rd10小鼠视网膜分离纯化的小胶质细胞的炎性细胞因子(TNFα,MCP-1,IL-1β,IL-6和RANTES)的mRNA表达出现下降。经JQ1预处理的脑小胶质细胞活化也受到了抑制,炎性细胞因子(TNFα,MCP-1,IL-1β,IL-6和RANTES)的mRNA表达出现下降;N9小胶质细胞炎性细胞因子(TNFα,MCP-1,IL-1β,IL-6和RANTES)的mRNA表达出现下降;N9小胶质细胞的增殖,迁移均受到了抑制,JQ1处理组降低N9小胶质细胞的增殖和迁移,RVX208,作用与JQ1类似,同样明显降低了N9小胶质细胞的增殖和迁移;Olinone可有效抑制N9小胶质细胞的迁移,而未能抑制其增殖。 在PN24时,rd10小鼠视网膜中的BET2蛋白水平变得显著高于同龄B6小鼠,而BET3和BET4没有明显差异。 siRNA基因敲低BET2抑制了小胶质细胞的活化,而基因敲低BET4没有产生显著的抑制作用。BET2基因敲低抑制了LPS诱导的所有检测炎性细胞因子的基因的表达(TNFα,MCP-1,IL-1β,IL-6,和RANTES),降低幅度约50%,而BET4基因敲低除IL-6之外,对其它细胞因子的表达没有产生显著的抑制作用。 结论:1.玻璃体腔内注射BET抑制剂JQ1减少了NMDA诱导的RGC的死亡。揭示通过药物阻断BET家族,保护RGC死亡的治疗潜能。新的表观遗传治疗干预方法可能延伸用以治疗其他的视网膜变性疾病。 2.玻璃体腔内注射BET抑制剂JQ1减少了rd10小鼠视网膜色素变性(RP)模型视网膜光感受器细胞(photoreceptor)的死亡,这可能是通过抑制小胶质细胞激活而实现的。在小胶质细胞活化中BET2的Brom2发挥主导作用。提示将BET作为干预治疗靶点的治疗方法,具有治疗视网膜变性疾病的广阔前景。