视网膜神经节细胞(Retina ganglion cell,RGCs)位于视网膜内层,是视觉信息传递重要的中继神经元,对视觉形成和传递尤为重要。RGCs形态功能改变势必导致视觉功能障碍。缺氧所致的视网膜损伤如青光眼、糖尿病视网膜病变、视网膜中央动脉阻塞等常常累及RGCs,此类眼部疾病是临床上一类危害性较大的高发疾病,因此寻求有效的治疗措施是亟待解决的问题。RGCs低氧损伤机制目前尚不明确。急性低氧时神经节细胞具有一定的自我防御能力,快速建立缺氧适应是应对缺氧的重要途径,通过增强缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor 1,HIF-1)表达能有效改善缺氧反应。HIF-1由于其对低氧信号反应的特异性和敏感性,以及其组织中存在和靶基因调控的广泛性,是低氧相关基因调控中最为重要的核心转录因子。HIF-1具体调节的靶基因涉及到红细胞的生成、血管发生、能量代谢、激素代谢等各方面,反映出机体对低氧的适应调节能力。因此在低氧条件下促进HIF-1的表达对神经元的保护有重要意义。神经珠蛋白(Neuroglobin,Ngb)是一种缺血诱导的神经组织蛋白质,主要分布于视网膜和大脑。体内外实验研究中发现,Ngb可以增强神经细胞对低氧的耐受,同时低氧状态也能够增强Ngb的表达,其确切机理尚不明确,推测可能与低氧信号转导途径有关。Ngb可能是一种可以调节O和NO比例的缺氧感受器或者可以通过上调抗氧化酶的表达增强抗氧化能力。以往研究发现,Ngb5’端非编码区域中存在数个与HIF-1结合的序列5’-RCGTG-3’片段,有可能同时促进Ngb基因的转录,使Ngb得以高表达,以利于神经元在缺氧条件下仍能够摄取足够的氧满足其功能的需要。牛磺酸(Taurine,Tau)是视网膜中含量最丰富的游离氨基酸,它在视网膜中是一种多功能因子。牛磺酸不仅是视网膜早期分化的决定因子,还作为抑制性神经递质参与视觉形成,而且通过调节细胞内外渗透压平衡、钙离子平衡、抗氧化以及参与膜磷脂代谢和稳定膜系统等维持正常视功能。结合本教研室以往研究证实牛磺酸可能是一种理想的视觉缺氧保护剂,能通过激活HIF-1通路上下游基因,促进视网膜缺氧适应,因此,我们推测牛磺酸能通过HIF-1/Ngb途径促进RGCs低氧适应性调节,维持其正常的生理功能,从而有效防护低氧条件下视网膜RGCs的损伤。本课题通过牛磺酸对永生化的大鼠RGCs细胞株(RGC-5)进行干预,研究其对低氧状态下视网膜RGCs损伤的防护效应及其机制。实验首先建立大鼠视网膜RGC-5细胞缺氧损伤模型,进而采用不同剂量的牛磺酸干预,并通过免疫细胞化学、流式细胞技术、激光共聚焦分析技术、RT -PCR、Western blotting等实验技术方法,观察牛磺酸对低氧条件下RGC-5存活的影响并进一步研究牛磺酸防护效应,从抗氧化作用及HIF-1/Ngb途径深入探讨牛磺酸对低氧条件下视网膜神经节细胞损伤防护作用可能的分子机制。主要结果和结论如下:1低氧条件下RGC-5细胞活力下降,LDH释放率升高,细胞凋亡率明显升高;牛磺酸可使细胞存活率明显上升,凋亡率显著下降,证明牛磺酸对低氧条件下RGCs具有保护作用。2低氧组RGC-5的NO,GSH含量较常氧组明显降低(P<0.05),而MDA含量则显著升高(P<0.05);牛磺酸干预后NO,GSH含量显著升高(P<0.05)而MDA含量则明显下降(P<0.05)。上述实验结果提示牛磺酸对低氧诱导的RGCs损伤具有防护效应,可能与其能有效清除自由基,从而减少脂质过氧化物的生成,提高抗氧化功能有关。3细胞实验发现HIF-1,Ngb参与了RGC-5的低氧适应。HIF-1αmRNA和蛋白在低氧6h迅速上升到峰值,牛磺酸能促进HIF-1αmRNA和蛋白的一过性表达,有利于HIF-1对RGCs的持续作用,促进缺氧适应。Ngb mRNA及蛋白低氧早期少量表达,牛磺酸处理后表达增强。该实验显示牛磺酸可以通过HIF-1/Ngb途径,促进RGCs低氧适应性调节从而减轻了RGCs的损伤。综上所述,低氧损伤导致视网膜RGCs细胞形态结构和特征蛋白发生改变,给予牛磺酸处理后,对视网膜RGCs低氧损伤有明显的防护作用,其作用可能与牛磺酸抗脂质过氧化,提高抗氧化酶活性,调节低氧诱导因子HIF-1及其下游基因Ngb转录表达有关。本实验结果为牛磺酸用于防护低氧导致视网膜损伤提供实验依据。