铁是机体新陈代谢重要的微量元素,参与多种新陈代谢。铁通过肠道吸收,但仅能通过皮肤细胞和肠道细胞的脱落,以及女性的月经和生育等方式排出。因此,机体内铁的含量将随年龄的增加而累积。铁可以通过芬顿反应制造氧自由基,从而对机体产生氧化应激损伤,机体内不断积聚的铁很可能参与到与氧化应激损伤有关的年龄相关性疾病中来。综上,过少的铁不能满足机体正常的新陈代谢的需求,过多的铁会对组织细胞产生毒性。因此,维持组织细胞内适当及稳定的铁水平非常重要。有研究发现,BAL/B和DBA/2J小鼠的神经视网膜及RPE脉络膜的铁含量具有性别差异,人的一些铁代谢异常疾病也存在视网膜表现的性别差异。所以,本课题拟探讨视网膜铁代谢的性别差异及可能的调控机制。为探讨视网膜铁代谢性别差异,本课题选择了骨形态发生蛋白-6(bone morphogenetic protein6,Bmp6)基因敲除小鼠模型,该动物模型具有短期快速在机体内累积足以检测出的并表现出铁过载的病理征象的特点,实验设计分别选择不同的时间点,使用病理组织学、分子生物学等手段,检测雌性和雄性小鼠的肝脏、视网膜及RPE中铁代谢相关指标,并通过手术去除野生型与Bmp6基因敲除型小鼠的性腺,观察性激素对铁代谢的影响。实验结果证实,Bmp6基因敲除小鼠铁过载具有性别差异,雄性小鼠肝脏、视网膜内积聚铁的速度较雌性小鼠快,并发现雄性小鼠的生存周期较雌性小鼠相比显著变短。本课题研究发现,各种铁相关蛋白在视网膜及RPE中均有表达,体现铁过载变化的铁蛋白(ferritin,Ft)、转铁蛋白受体蛋白(transferrin receptor,Tfrc)随着铁过载表现出相应的变化,其中铁蛋白在雄鼠的染色较雌鼠更强,Tfrc的转录水平在铁过载小鼠的视网膜上较对照组明显降低。但视网膜局部的检测结果无法解释雌雄差异。跨膜转铁蛋白1(ferroportin,Fpn)是目前已知的细胞内唯一的铁排出途径,它的功能受铁调素(hepcidin,Hepc)的调控,铁调素作为调控铁代谢的重要蛋白,是本课题检测的主要指标。本课题结果表明,铁调素在视网膜神经上皮的表达与Bmp6基因无关,亦未发现其与性激素相关的证据。肝脏作为铁代谢的主要器官,参与了铁吸收、储存和释放的全过程,是全身铁代谢调控的重要器官。本课题同时对肝脏的铁代谢指标进行了检测。结果发现,性激素具有对铁调素表达的强力抑制作用,该现象不仅在Bmp6基因敲除型小鼠模型上观察到,同时在野生型小鼠标本也得到同样的结果。通过手术去除小鼠性腺后,结果表明,去除了睾丸的雄鼠的肝脏中的铁调素表达水平明显升高;而去除卵巢的雌鼠与对照组相比,肝脏中的铁调素水平无明显变化。明确了睾酮对肝脏中的铁调素表达具有强力的抑制作用。从上述结果中可推导出以下结论:睾酮是铁代谢调节的重要因子,它通过抑制铁调素的表达参与系统的铁代谢调控;铁代谢相关蛋白在视网膜上均有表达,可在一定程度上对局部的铁代谢进行调控,但全身的铁水平对局部的铁代谢的影响与局部调控能力相比具有碾压性。综上,本课题研究结果认为小鼠视网膜铁代谢的性别差异,是通过睾酮对肝脏中铁调素的抑制,提升了全身铁过载的水平,最终影响了局部视网膜的铁过载程度。为了探讨铁过载对视网膜氧化应激的影响,我们使用铁过载模型小鼠Bmp6基因敲除型雄鼠,进行光损伤实验。通过病理组织学、ERG和OCT等检查手段检测视网膜形态与功能的变化。结果与我们的预期相同,结果表明,在未进行光照时,铁过载小鼠的ERG各波振幅较对照组高;而光损伤实验后,铁过载小鼠的OCT及病理组织学结果表明视网膜厚度较对照组变薄,同时ERG检测各波振幅较对照组变低。实验结果证实了我们的假设,过多的铁可增强机体的氧化应激损伤,降低机体对抗外界不良刺激的储备。本课题的实验结果提示视网膜铁代谢性别差异的原因,并证明了铁代谢异常会降低机体对抗氧化应激的能力,为我们未来对铁代谢的理解和治疗提供了理论基础。