Mechanisms of age-related RPE dysfunction and CNV

年龄相关的 RPE 功能障碍和 CNV 的机制

基本信息

  • 批准号:
    8263308
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.61万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-07-01 至 2017-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Age-related macular degeneration (AMD) is the leading cause of blindness in elderly people. The disease starts with dysfunction of the retinal pigment epithelium (RPE) and formation of drusen, and will further progress to chronic inflammation in the sub-RPE space, geographic atrophy and choroidal neovascularization (CNV). Despite the recent progresses in genetic research and clinical treatment of exudative AMD, its etiology is largely unclear and currently there is no effective cure for dry AMD. We have recently developed an animal model of AMD using knockout mice deficient of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2). The Nrf2-/- mice developed AMD-like retinal pathology including age-dependent RPE degeneration, spontaneous CNV and sub-RPE deposit of complement-related proteins. In our preliminary studies, we further demonstrated that Nrf2 is an important regulator of RPE autophagy and macrophage activation. We found that Nrf2-deficient RPE cells had increased accumulation of autophagic vacuoles and lipofuscin in vivo, indicating less efficient degradation by lysosome. Substantially more severe RPE pathology was developed in Nrf2-/- mice in a chronic toxicity model using chloroquine, an inhibitor of lysosome function and RPE autophagy. With differential gene expression assay, we identified Nramp1 as a downstream gene of Nrf2 with novel functions of controlling autophagosome formation. In a model of experimental CNV, Nrf2-/- mice showed significantly increased lesion size and macrophage infiltration than the wild type mice received the same treatment. When co-cultured with RPE, Nrf2-/- macrophages showed more robust pro-inflammatory responses than the wild type cells. Based on these findings, we hypothesize that Nrf2 is an essential regulator of multiple protective mechanisms against age-dependent RPE dysfunction and subsequent CNV. Using Nrf2-/- mice as an established model, experiments will be performed to further examine the mechanisms of RPE degeneration and to explore the roles of chronic inflammation mediated by infiltrating macrophages. Specific Aim 1 will determine whether Nrf2 regulates RPE autophagy by Nramp1-dependent mechanisms. Specific Aim 2 will determine whether inhibiting RPE autophagy will accelerate the development of AMD-related pathology in Nrf2-/- mice, and examine the functional interactions between RPE autophagy pathway and exosomal protein export. Specific Aim 3 will determine whether Nrf2 regulates polarized macrophage activation in experimental CNV. Results from these studies will reveal new mechanisms of the pathobiology of AMD and further define Nrf2 as a molecular target for intervention. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: This project will use a newly developed mouse model of age-related macular degeneration (AMD) to examine the essential roles of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) in protecting the outer retina from age-related degeneration and associated immune responses. Results from the proposed studies can expand our knowledge on the molecular etiology of AMD and facilitate the design of better interventional agents that protect against vision loss in elderly people.
描述(由申请人提供):年龄相关性黄斑变性(AMD)是老年人失明的主要原因。该疾病始于视网膜色素上皮(RPE)功能障碍和玻璃膜疣形成,并进一步进展为RPE下间隙的慢性炎症、地图样萎缩和脉络膜新生血管(CNV)。尽管渗出性AMD的基因研究和临床治疗最近取得了进展,但其病因仍不清楚,目前还没有有效的治疗干性AMD的方法。我们最近使用缺乏核因子红细胞 2 相关因子 2 (Nrf2) 的基因敲除小鼠开发了 AMD 动物模型。 Nrf2-/-小鼠出现AMD样视网膜病理,包括年龄依赖性RPE变性、自发性CNV和补体相关蛋白的亚RPE沉积。在我们的初步研究中,我们进一步证明Nrf2是RPE自噬和巨噬细胞激活的重要调节因子。我们发现 Nrf2 缺陷的 RPE 细胞体内自噬泡和脂褐素的积累增加,表明溶酶体降解效率较低。在使用氯喹(一种溶酶体功能和 RPE 自噬抑制剂)的慢性毒性模型中,Nrf2-/- 小鼠出现了更为严重的 RPE 病理学。通过差异基因表达分析,我们鉴定出 Nramp1 是 Nrf2 的下游基因,具有控制自噬体形成的新功能。在实验性 CNV 模型中,与接受相同治疗的野生型小鼠相比,Nrf2-/- 小鼠的病变大小和巨噬细胞浸润显着增加。当与 RPE 共培养时,Nrf2-/- 巨噬细胞表现出比野生型细胞更强烈的促炎反应。基于这些发现,我们假设 Nrf2 是针对年龄依赖性 RPE 功能障碍和随后的 CNV 的多种保护机制的重要调节剂。使用Nrf2-/-小鼠作为已建立的模型,将进行实验以进一步检查RPE变性的机制并探索浸润性巨噬细胞介导的慢性炎症的作用。具体目标 1 将确定 Nrf2 是否通过 Nramp1 依赖性机制调节 RPE 自噬。具体目标2将确定抑制RPE自噬是否会加速Nrf2-/-小鼠中AMD相关病理的发展,并检查RPE自噬途径和外泌体蛋白输出之间的功能相互作用。具体目标 3 将确定 Nrf2 是否调节实验 CNV 中的极化巨噬细胞激活。这些研究的结果将揭示AMD病理学的新机制,并进一步将Nrf2定义为干预的分子靶点。 公共健康相关性:该项目将使用新开发的年龄相关性黄斑变性 (AMD) 小鼠模型来研究核因子红细胞 2 相关因子 2 (Nrf2) 在保护外视网膜免受年龄相关性变性和相关的免疫反应。拟议研究的结果可以扩展我们对 AMD 分子病因学的了解,并有助于设计更好的干预药物来预防老年人视力丧失。

项目成果

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