近视是会引起视觉功能障碍甚至致盲的全球性公共卫生问题,受遗传和环境因素共同影响。既往基于高度近视家系等遗传学方面研究发现低密度脂蛋白受体相关蛋白的伴侣蛋白 1(low-density lipoprotein receptor-related protein-associated protein 1,LRPAP1)基因和高度近视有关,但仍缺乏基础研究证实。另外,户外光照时间和光照强度是影响近视患病率的重要环境因素。然而,光照不足导致近视的机制仍未阐明。本课题分别从遗传和环境角度出发,旨在初步探讨lrpap1基因和弱光环境对斑马鱼近视调节的作用及其机制,为近视防控发掘潜在的治疗靶点。一方面,通过构建lrpap1基因纯合移码突变突变(c.264_268delinsTCTC,p.Lys35Asnfs*3)斑马鱼模型,探索其基因功能缺失对近视的影响及其机制。结果发现,lrpap1基因纯合移码突变导致斑马鱼出现进行性近视表型。另外,Staurosporine转录组测序和生物信息学分析(KEGG、GO、GSEA)提示细胞凋亡相关通路富集,我们通过吖啶橙染色和TUNEL染色证明lrpap1基因纯合移码突变斑马鱼眼球细胞凋亡增加。最后,免疫印迹试验(Western Blot)和转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)激动剂/抑制剂胚胎孵育实验表明突变体眼球TGF-β水平升高(P<0.05)并且TGF-β激动剂处理野生型胚胎可加重眼球凋亡程度而使用TGF-β抑制剂可以减轻突变体胚胎的凋亡,表明lrpaTelaglenastatp1基因纯合移码突变通过TGF-β诱发的细胞凋亡过程参与近视的调控。另一方面,从环境因素出发,探索弱光环境(<51ux)对斑马鱼近视的影响。屈光相关参数测量结果表明弱光干预组斑马鱼在受精后7、14、21和28天相对屈光度向近视漂移(P<0.05),受精后21和28天时眼轴/身长增Antibiotic-associated diarrhea大(P<0.05),转录组测序结果表明光传导通路富集(KEGG分析)并且弱光干预组受影响部位主要富集于感光细胞外段并涉及眼睛发育、视觉系统发育等生物学过程(GO分析)。HE染色和免疫荧光分析显示,视杆细胞外段延长,视紫红质(Rhodopsin,RHO)表达增加伴脉络膜变薄。同时,斑马鱼胚胎过表达RHO结果表明RHO基因过表达导致幼鱼相对屈光度向近视漂移(P<0.05)并且诱发巩膜层扩张表现,而外层视网膜有4-羟基壬烯醛(4-Hydroxynonenal,4-HNE)累积。此外,弱光干预组眼球活性氧(P<0.05)和丙二醛(P<0.05)水平升高,视网膜有脂褐素和4-HNE累积且TUNEL阳性细胞明显增多(P<0.05)。最后,4-HNE刺激人源视网膜色素上皮(ARPE-19)细胞实验表明低浓度(20μM)4-HNE提高细胞增殖能力和TGF-β转录水平(P<0.05),高浓度(40μM)时表现为抑制细胞增殖并诱发细胞凋亡和铁死亡。以上结果提示RHO通过脂质过氧化产物4-HNE影响视网膜色素上皮细胞功能,从而介导近视的发生。