葉酸如何影響眼睛的健康和疾病? ---以調節個體葉酸含量來控制視網膜血管增生病變的可能

本計畫的主要目標為:探討以調控個體葉酸含量來預防眼睛血管增生相關病變的可行性。我們的假說為:葉酸缺乏會影響基因活性與細胞的分裂及分化，進而抑制眼睛發育、血管生成，及與血管增生相關的眼部病變。許多眼睛疾病都與眼部血管不正常增生有關，包括:糖尿病引起的視網膜血管增生及黃斑部病變。因此發展針對抑制眼部血管增生的藥物及策略，將有助於眼睛相關疾病的預防與治療。 葉酸(維生素B9)參與核酸、蛋白質的代謝與基因活性的調控，是組織器官發育所不可或缺的營養素。在先前的研究中，我們發展出一株具有可誘發性葉酸缺乏的轉殖螢光斑馬魚。我們發現:這些缺乏葉酸的轉殖幼魚呈現眼睛較小、視力缺陷的特徵。活體雜交染色(WISH)結果顯示:葉酸缺乏影響眼球及視覺細胞(rhodopsin)的發育，並且抑制眼球玻璃體血管網(intraocular hyaloid vasculature)的生成。分析胚胎葉酸含量發現:細胞內各種不同葉酸衍生物在面對葉酸缺乏時，有極不同、甚至是相反的反應。分析葉酸酵素含量則發現:甲烯基四氫葉酸去氫酶(MTHFD1L)在葉酸缺乏的胚胎中，其表現量相較於其他葉酸酵素有顯著上升。更意外的是:以不同葉酸衍生物進行補充所產生的預防效果有很大差異。表示各種葉酸衍生物具有不同的活性與功能，彼此之間並不能完全相互取代。而此與我們以往對補充葉酸的認知相反。因此，在本計畫中，我們將(1)評估補充各種不同葉酸衍生物對眼睛發育的影響，以確認何者為最適當的葉酸補充劑。(2)探討MTHFD1L在葉酸缺乏導致的眼睛發育缺陷上所扮演的角色與機轉，聚焦於葉酸對視網酸(retinoic acid)生合成的影響。(3)研究葉酸缺乏抑制玻璃體血管網發育的途徑，聚焦於VEGF及ERK相關的訊息傳遞路徑。並以幼魚頭部和魚體分別進行全轉錄體序列分析(WTS)。此外，我們發現:葡萄子萃取物(GSE)和植物萃取物(CHE603)具有抑制葉酸代謝和細胞生長的功能。因此，我們亦將(4)利用高葡萄糖引起的玻璃體血管增生斑馬魚模式，來測試此兩種萃取物抑制玻璃體血管新生的活性及機轉，以評估其作為治療藥物的潛能。盼此計畫的完成能有助於我們瞭解葉酸在眼睛發育及功能上所扮的角色，以作為使用葉酸補充劑進行預防與相關疾病治療上的參考依據。並提供實驗數據，以評估GSE及CHE603是否可以成為預防血管新生相關眼部疾病便宜、安全、有效的潛能藥物。