维生素K通过上调小梁细胞MGP表达增加小梁网房水排出的机制研究
批准号:
82101125
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
邓超华
依托单位:
学科分类:
青光眼、视神经及视路疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
邓超华
中文摘要
小梁细胞发生病理性钙化,导致细胞外基质病变及小梁网硬度升高是房水外流阻力增加的关键因素。小梁细胞表达维生素K依赖性蛋白-基质Gla蛋白(MGP),通过抑制BMP2信号通路调控小梁网钙化。青光眼患者小梁网MGP表达下降、钙化增加,但其具体机制不明。申请人发现,开角型青光眼患者血浆维生素K水平低下,小梁网MGP表达下降,出现病理性钙化。高维生素K1饮食可促进青光眼模型鼠小梁网MGP表达增加,眼压降低,显著减少视网膜神经节细胞的凋亡。据此假设,维生素K可通过提高小梁网MGP的表达、抑制BMP2信号通路及小梁网钙化,改善青光眼患者房水外流阻力。本项目将利用MGP敲除模型鼠和腺病毒转染后小梁网高表达MGP的模型鼠,阐明MGP是维生素K抑制小梁网钙化和增加小梁网房水排出的关键作用靶点。利用原代小梁细胞青光眼模型,探究维生素K对小梁细胞钙化和MGP-BMP2信号通路的作用,为青光眼干预治疗提供新思路。
英文摘要
Pathological calcification of trabecular meshwork cells, which leads to the changes of extracellular matrix and the hardness of trabecular meshwork, is the key factor for the increased aqueous outflow resistance in trabecular meshwork (TM). TM cells express vitamin K-dependent protein-matrix Gla protein (MGP) and regulate the calcification of TM by inhibiting BMP2. The expression of MGP in TM is decreased and calcification is increased in glaucoma patients, but the underlying mechanism is unclear. The applicant found that patients with open-angle glaucoma had low vitamin K level in the plasma, and had decreased expression of MGP and increased pathological calcification in TM. High vitamin K1 diet can lead to increased MGP expression in TM, decreased intraocular pressure, and significant reduced apoptosis of retinal ganglion cells. According to these studies, we hypothesize that vitamin K can improve the aqueous outflow of TM in glaucoma patients by improving the expression of MGP, inhibiting the BMP2 signaling pathway and reducing calcification in TM. This project will use MGP knock-out model mice and model mice with high expression of MGP in TM after adenovirus transfection to clarify that MGP is a key target for vitamin K to inhibit TM calcification and increase aqueous outflow of TM. In vitro glaucoma model was used to explore the effects of vitamin K on TM cell calcification and MGP-BMP2 signaling pathway, aiming to provide new targets for the intervention and treatment of glaucoma.
【研究背景】小梁细胞发生病理性钙化,导致细胞外基质病变及小梁网硬度升高是房水外流阻力增加的关键因素。小梁细胞表达维生素K依赖性蛋白-基质Gla蛋白(MGP),通过抑制BMP2信号通路调控小梁网钙化。青光眼患者小梁网MGP表达下降、钙化增加,但其具体机制不明。申请人发现,开角型青光眼患者血浆维生素K水平低下,小梁网MGP表达下降,出现病理性钙化。高维生素K1饮食可促进青光眼模型鼠小梁网MGP表达增加,眼压降低,显著减少视网膜神经节细胞的凋亡。据此假设,维生素K可通过提高小梁网MGP的表达、抑制BMP2信号通路及小梁网钙化,改善青光眼患者房水外流阻力。. 【主要本研究内容及结果】(1)利用小鼠急性高眼压模型模拟青光眼高眼压损伤,通过高剂量维生素K摄入来观察维生素K的保护作用及机制。采用免疫荧光统计小鼠视网膜RGC(Brn3a)的存活数量,HE染色观察眼底视网膜形态及厚度,通过ERG检测小鼠的视功能。通过免疫荧光观察小胶质细胞激活情况,通过WB以及PCR检测视网膜炎症情况。结果显示:高剂量维生素K摄入可以缓解急性高眼压模型后RGC的丢失以及保护视网膜形态、保护小鼠的视功能、减少视网膜小胶质激活以及缓解视网膜炎症。(2)我们发现在小鼠急性高眼压模型后视网膜小胶质细胞发生了铁过载,并加剧了炎症因子的释放,加剧了视网膜炎症,从而导致RGC的损伤。而维生素K可以缓解小胶质细胞铁过载,抑制小胶质细胞铁死亡,从而缓解炎症因子的释放,减轻视网膜的炎症以及视神经的损伤。. 【关键数据及科学意义】在本项目研究中,我们发现维生素K可以缓解小鼠急性高眼压模型后视网膜炎症以及视功能损伤,并且通过测序发现维生素K的保护作用主要与其抗炎以及抗凋亡的功能密切相关。与此同时,我们发现在急性高眼压模型后存在小胶质细胞铁过载以及脂质过氧化,呈现出铁死亡的状态,从而加剧视网膜炎症。维生素K展现出抑制小胶质细胞铁死亡,从而减少炎症因子的释放的能力,进而缓解视网膜炎症。维生素K在抑制铁死亡中的作用不仅为其在健康维护中的作用提供了新视角,还为相关疾病的治疗和预防提供了潜在的新途径。
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