PAX8阳性星形胶质细胞在视乳头盘沿缺失及轴突退变中的作用及机制
批准号:
82071392
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
林森
依托单位:
学科分类:
神经损伤、修复与再生
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
林森
中文摘要
视乳头盘沿(NRR)缺失导致的视神经退变是青光眼高眼压(eIOP)重要病理特征。NRR主要由星形胶质细胞(AS)构成,在视神经退变之前,NRR-AS就已激活,但机制至今不明。我们前期首次发现NRR存在PAX8特异性AS。在eIOP模型中,PAX8阳性AS首先在NRR边缘激活迁移。通过转录组测序对比PAX8阴性AS,发现PAX8阳性AS的Yes相关蛋白(YAP)基因显著富集。鉴于YAP是AS激活重要调控分子,我们推测PAX8阳性AS可能通过YAP在NRR病理进程中发挥关键作用。为此本项目应用已繁育的pax8-CreER;yapf/f小鼠,采用eIOP模型,利用细胞和分子生物学手段,揭示PAX8阳性AS生物学特征,阐明YAP调控PAX8阳性AS激活效应及机制,最终揭示eIOP病理进程中NRR缺失和视神经退变的原因。可望为NRR-AS研究奠定实验基础,为青光眼视神经退变研究提供新靶点和理论依据。
英文摘要
Astrocytes (AS) play important roles in the degeneration of optic nerve in glaucoma. Before the degeneration of the optic nerve, the AS of the neuroretinal rim tissue (NRR) migrated and disturbed, but the mechanism is still unknown. We have sequenced AS by single cells sequence from different regions of the human central nervous system, and found that a group of NRR's AS specifically express pax8. In elevated intraocular pressure model, we observed pax8 positive ASs migrate first. By comparing the pax8 negative and positive ASs with RNA-seq sequencing, it was found that the YAP signal of pax8 positive AS was significantly enriched. Given that YAP is an important regulator of AS migration and differentiation, we speculate that pax8-positive AS may play a key role in the pathology of NRR through YAP. To this end, the project plans to apply the existing pax8-CreER;yapf/f mice to study the biological characteristics of this subpopulation of cell through developmental biology methods; to use an elevated intraocular pressure model to study the cellular mechanism of NRR thinning and axonal degeneration; to clarify the mechanism of YAP regulation of pax8-AS migration and related axon degeneration by application of molecular biology methods; to regulate the YAP activity of pax8-As to further reduce the loss of NRR. In sum our project provides a new target and theoretical basis for the study of glaucomous optic nerve degeneration and NRR thinning.
视乳头盘沿组织(NRR)极易受高眼压挤压,从而产生视乳头病变及盘沿组织缺失,这是造成青光眼“视杯/视盘比“变大的重要组织学原因。由于NRR中星胶结构紊乱或缺失可直接导致轴突受损退变,因此NRR是近年青光眼高眼压退变的研究热点。但目前研究对NRR-星胶本身生物学特性研究不足,缺少特异性研究工具。.通过单细胞转录组测序技术、发育序贯转录组分析等方法,本研究首次在国际上破译了NRR及视网膜组织中PAX8阳性星胶组织特异性、发育生物学特性以及成年稳态维持。其关键数据的分析以及相关的结果发现,为视网膜的研究提供了全新的特异性细胞工具以及理论支撑,为区别视网膜和视神经的星胶功能提供了坚实研究基础。采用PAX8阳性星胶单细胞转录组的生信挖掘及标志物定义,以及标记示踪小鼠等方法,首次从发育到成年以及老年序贯解析PAX8阳性星胶的特征性细胞发育信息。我们还进一步采用DTA工具进行细胞删除,国际上首次揭示该细胞在维持血管及视神经轴突稳态的重要作用。通过不同发育阶段的星胶代表性Cre工具小鼠对PAX8进行条件敲除,还意外发现视网膜血管发育,以及在OIR病理条件下,星胶PAX8转录因子对血管稳态具有重要的维持作用。该研究首次揭示以星胶PAX8基因为主导的调控机制,可为婴幼儿早期视网膜血管病理性生成研究提供可靠干预靶点。此外,本研究还揭示了PAX8阳性星胶在视神经退变作用及机制:时空定向操控PAX8阳性星胶可导致tau蛋白的片段在视乳头的聚集以及髓鞘Nav1.6和Caspr的异常表达,提示视神经和髓鞘都发生退变,揭示以PAX8阳性细胞为主导的视神经退变全新机制。.在转化方面,本研究开展了AAV治疗视网膜星胶-血管单元修复实验,通过改构临床前AAVYC5病毒衣壳可挽救激光诱导的小鼠脉络膜新生血管形成,并可缓解恒河猴视网膜CNV病变,为进一步的AAV基因治疗临床研究提供有利工具。综上所述,本研究解析了NRR星胶特异性,阐明了星胶对视网膜血管稳态的影响,还拓展了青光眼病理前沿,为NRR缺失及轴突退变研究,以及远期损伤修复研究提供新思路和实验依据。
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