通过检测糖尿病模型大鼠视网膜过氧化物酶体增生物激活受体γ辅助激活因子1α(PGC-1α) mRNA和蛋白表达以及PPARGC1A启动子区DNA甲基化的改变，探讨糖尿病发生和发展过程中PGC-1α的变化趋势、表观遗传学修饰改变及其在糖尿病视网膜病变(DR)代谢记忆中的作用。
取清洁级6～7周龄雄性SD大鼠80只，其中60只采用腹腔内注射链脲佐菌素(STZ)的方法建立糖尿病大鼠模型。将60只糖尿病模型大鼠应用随机数字表法随机分为3个组：血糖控制不佳组大鼠造模后4个月内血糖水平控制不佳；血糖半控制组大鼠造模后2个月内血糖水平控制不佳，2个月后维持正常血糖水平；血糖控制组大鼠造模后4个月内均保持正常血糖水平，每组各20只。对照组为周龄匹配的正常饲养大鼠20只。分离各实验组大鼠视网膜组织，应用实时荧光定量PCR法检测PGC-1α及超氧化物歧化酶2(SOD2)mRNA的表达，应用Western blot法检测PGC-1α及锰超氧化物歧化酶(MnSOD)蛋白的表达，应用亚硫酸氢钠测序法(BSP)检测PPARGC1A启动子区DNA甲基化状态的变化。
造模后4个月，对照组大鼠体质量明显高于血糖控制不佳组、血糖半控制组和血糖控制组，血糖控制不佳组血糖水平显著高于对照组，差异均有统计学意义(均P＝0.000)。血糖控制组、血糖半控制组和血糖控制不佳组大鼠视网膜组织中PGC-1α mRNA相对表达量依次下降，均低于对照组，差异均有统计学意义(均P＝0.000)；血糖控制组PGC-1α mRNA相对表达量明显高于血糖控制不佳组，差异有统计学意义(P＝0.002)。血糖控制组、血糖半控制组和血糖控制不佳组大鼠视网膜组织中SOD2 mRNA表达依次增加，均高于对照组，差异均有统计学意义(P＝0.006、0.000、0.000)；血糖控制组与血糖控制不佳组SOD2 mRNA相对表达量比较，差异有统计学意义(P＝0.001)。血糖控制不佳组、血糖半控制组和血糖控制组大鼠视网膜中PGC-1α蛋白和MnSOD蛋白相对表达量显著低于对照组，血糖控制组大鼠视网膜PGC-1α蛋白相对表达量显著高于血糖控制不佳组，差异均有统计学意义(均P<0.05)。糖尿病模型大鼠视网膜组织中PPARGC1A启动子区DNA甲基化水平升高，血糖控制不佳组、血糖半控制组大鼠视网膜组织中PPARGC1A启动子区DNA甲基化的水平较对照组明显升高，差异均有统计学意义(P＝0.008、0.031)，血糖半控制组与血糖控制不佳组间比较，差异无统计学意义(P>0.05)。
糖尿病模型大鼠视网膜PGC-1α mRNA及蛋白表达均下降，视网膜SOD2 mRNA表达升高，MnSOD蛋白表达下降，具有代谢记忆的特点。PPARGC1A启动子区DNA甲基化水平的升高可能与PGC-1α表达受到抑制以及代谢记忆相关。
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糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病的常见并发症，亦是致盲的主要原因之一[1]。糖尿病控制及并发症试验(Diabetes Control and Complications Trial，DCCT)、糖尿病干预与并发症流行病学试验(Epidemiology of Diabetes Interventions and Complications，EDIC)等多个大型临床试验证实早期血糖控制不佳的患者，即使后续血糖控制在合理范围，仍较早期血糖控制良好的患者更易发生包括DR在内的各种并发症，因此早期血糖控制对糖尿病并发症的发生及进展具有长期影响，这种现象称为"代谢记忆"[2,3,4,5,6,7,8]。表观遗传学是指基因在DNA序列不变的情况下，其表型发生可遗传的改变并能稳定地进行遗传。表观遗传学的改变包括DNA甲基化、组蛋白氨基酸残基修饰和非编码RNA。随着研究的深入，越来越多的证据表明染色质的改变和表观遗传学因素在代谢记忆的建立、发展以及基因的持续表达方面发挥着关键性作用[9,10,11]。由于表观遗传学改变存在潜在的可逆性，可能为DR的防治提供新的有效方法[12]。高血糖所致的线粒体活性氧增多是DR多种机制的始动环节。锰超氧化物歧化酶(manganese superoxide dismutase，MnSOD)是一种活性蛋白酶，特异性地存在于细胞线粒体内，其反应中心含有金属元素锰，是活性氧类有效的清除剂，在保护视网膜免受高糖所致的氧化应激损害方面起到非常重要的作用[13,14]。过氧化物酶体增生物激活受体γ辅助激活因子1α(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator 1α，PGC-1α)是MnSOD的重要调节因子之一，通过辅助激活过氧化物酶体增生物激活受体α(peroxisome proliferator-activated receptor α，PPAR-α)、PPAR-γ等核受体，调节目的基因转录及转录后的修饰过程，广泛参与机体线粒体生物合成、能量代谢和糖脂代谢及适应性产热等多条代谢通路的调节，在葡萄糖和脂肪酸代谢中起重要作用[15,16]。本研究中通过检测糖尿病大鼠视网膜PGC-1α mRNA和蛋白表达及PPARGC1A启动子区DNA甲基化的改变，明确糖尿病发生和发展过程中PGC-1α的变化趋势，探讨其表观遗传学修饰在DR代谢记忆中的作用。
