糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy, DR)是工作人群致盲的首要原因,其病变主要包括视网膜微血管病变,神经退行性变及胶质细胞功能异常等。人们已经逐渐认识到,糖尿病视网膜中神经胶质细胞和神经元的改变早于临床可发现的微血管病变。本论文着重研究糖尿病视网膜中胶质细胞的变化。Miiller细胞是哺乳动物视网膜主要的神经胶质细胞之一,其胞体从内界膜延伸到外界膜,贯穿神经视网膜全层,胞核主要位于内核层,周围突起包绕所有的神经元及神经突触。Muller细胞具有多种生理功能,包括释放神经营养因子、摄取和代谢神经递质、缓冲视网膜细胞功能活动时产生的局部离子堆积及参与构成血-视网膜屏障(blood-retinal barrier; BRB),从而维持视网膜稳态。因此,糖尿病视网膜中Muller细胞任何功能异常将会对神经元与BRB产生不利影响。Muller细胞反应性胶质化,是视网膜疾病或损伤后修复的共性,也是DR中胶质细胞功能障碍的主要特征。视网膜过度胶质化将导致过多的胶质瘢痕形成,最终引起牵拉性视网膜脱离。因此,及早控制糖尿病视网膜胶质化尤为重要。神经退行性变是早期DR的另一个特点。它的重要性推动了神经保护剂在DR动物模型中的广泛研究。其中促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)备受瞩目,其在中枢神经系统及某些视网膜疾病中的神经保护作用已得到证实。我们实验室最近的工作证明,糖尿病发病后单次玻璃体内注射EPO能防止大鼠视网膜神经细胞凋亡,并能够保护BRB的完整性。EPO神经保护作用是由EPO/EPO受体(EPOreceptor, EpoR)系统介导的,EPO与EpoR结合,激活下游的多条信号通路,其中MAPK/ERK1/2信号通路在EPO保护早期糖尿病视网膜的过程中起到重要作用。最近的研究表明EPO的神经营养作用可能涉及到神经营养因子与胶质细胞间的相互作用。在大脑星形胶质细胞中EPO增加脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)的表达,从而促进神经元再生。然而,在糖尿病大鼠视网膜中,EPO是否通过Muller细胞间接地发挥神经营养作用,这一假设尚待研究。为研究Muller细胞中EPO/EpoR系统在糖尿病大鼠视网膜中的神经保护和神经营养作用的特点,在糖尿病大鼠发病4或24周后,进行单次玻璃体腔注射EPO(8 mU/眼)。然后运用组织免疫荧光和蛋白免疫印迹检测胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein, GFAP)和波形蛋白(vimentin),研究视网膜胶质反应性活化状态。还利用免疫荧光检测EpoR在Muller细胞中的表达。而且采用实时荧光定量PCR和酶联免疫吸附试验对视网膜中BDNF和睫状神经营养因子(ciliary neuro trophic factor, CNTF)进行定量分析。此外通过轴突生长试验,研究EPO对原代培养的大鼠视网膜神经元的神经营养作用,并检测体外培养的rMC-1细胞中BDNF与CNT的表达及EPO/EpoR下游信号通路,包括环磷酸腺苷反应元件结合蛋白(cyclic AMP response element binding protein，CREB)的表达等。目前的研究结果显示,玻璃体腔注射的EPO能降低糖尿病视网膜中GFAP与vimentin的表达；EPO还能够上调糖尿病发病24周大鼠视网膜中BDNF和CNTF的表达。此外EpoR在糖尿病视网膜Miiller细胞中上调,而外源性EPO能抑制其上调。而rMC-1细胞中,EPO分别通过MAPK/ERK1/2和PI3K/Akt信号通路诱导表达BDNF与CNTF。而且BDNF参与EPO诱导的神经元轴突生长。总之,外源性EPO能减轻糖尿病视网膜胶质反应性,并能促进Muller细胞产生神经营养因子,从而同时发挥神经保护和神经营养作用。EPO还通过体外促进轴突生长提示具有促神经元再生功能。而介导Muller细胞中EPO/EpoR神经保护与神经营养功能的信号通路分子是治疗糖尿病神经病变的潜在靶分子。
