Diabetic retinopathy (DR) is a widespread vision-threatening disease, and neuroretinal abnormality should be considered as an important problem. Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) has recently been considered as a possible treatment to prevent DR-induced neuroretinal damage, but how BDNF is upregulated in DR remains unclear. We found an increase in hydrogen peroxide (H2O2) in the vitreous of patients with DR. We confirmed that human retinal endothelial cells secreted H2O2 by high glucose, and H2O2 reduced cell viability of MIO-M1, Müller glia cell line, PC12D, and the neuronal cell line and lowered BDNF expression in MIO-M1, whereas BDNF administration recovered PC12D cell viability. Streptozocin-induced diabetic rats showed reduced BDNF, which is mainly expressed in the Müller glia cell. Oral intake of eicosapentaenoic acid ethyl ester (EPA-E) ameliorated BDNF reduction and oscillatory potentials (OPs) in electroretinography (ERG) in DR. Mass spectrometry revealed an increase in several EPA metabolites in the eyes of EPA-E–fed rats. In particular, an EPA metabolite, 18-hydroxyeicosapentaenoic acid (18-HEPE), induced BDNF upregulation in Müller glia cells and recovery of OPs in ERG. Our results indicated diabetes-induced oxidative stress attenuates neuroretinal function, but oral EPA-E intake prevents retinal neurodegeneration via BDNF in Müller glia cells by increasing 18-HEPE in the early stages of DR.

中文翻译：

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Omega-3 脂肪酸及其代谢物 18-HEPE 通过增强糖尿病视网膜病变中的 Müller BDNF 来改善视网膜神经元细胞功能障碍

糖尿病视网膜病变（DR）是一种广泛存在的威胁视力的疾病，神经视网膜异常应被视为一个重要问题。脑源性神经营养因子（BDNF）最近被认为是预防 DR 诱导的神经视网膜损伤的一种可能的治疗方法，但 BDNF 如何在 DR 中上调仍不清楚。我们发现 DR 患者玻璃体内的过氧化氢 (H2O2) 增加。我们证实人视网膜内皮细胞通过高糖分泌 H2O2，H2O2 降低了 MIO-M1、Müller 神经胶质细胞系、PC12D 和神经元细胞系的细胞活力并降低了 MIO-M1 中的 BDNF 表达，而 BDNF 给药恢复了 PC12D 细胞可行性。链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠表现出减少的 BDNF，主要在 Müller 神经胶质细胞中表达。口服二十碳五烯酸乙酯 (EPA-E) 改善了 DR 视网膜电图 (ERG) 中 BDNF 的减少和振荡电位 (OP)。质谱分析显示，喂食 EPA-E 的大鼠眼中的几种 EPA 代谢物有所增加。特别是，EPA 代谢物 18-羟基二十碳五烯酸 (18-HEPE) 诱导 Müller 神经胶质细胞中的 BDNF 上调和 ERG 中 OP 的恢复。我们的结果表明糖尿病诱导的氧化应激会减弱神经视网膜功能，但口服 EPA-E 摄入量通过在 DR 的早期阶段增加 18-HEPE 来防止通过 Müller 神经胶质细胞中的 BDNF 发生视网膜神经变性。18-羟基二十碳五烯酸 (18-HEPE) 诱导 Müller 神经胶质细胞中的 BDNF 上调和 ERG 中 OP 的恢复。我们的结果表明糖尿病诱导的氧化应激会减弱神经视网膜功能，但口服 EPA-E 摄入量通过在 DR 的早期阶段增加 18-HEPE 来防止通过 Müller 神经胶质细胞中的 BDNF 发生视网膜神经变性。18-羟基二十碳五烯酸 (18-HEPE) 诱导 Müller 神经胶质细胞中的 BDNF 上调和 ERG 中 OP 的恢复。我们的结果表明糖尿病诱导的氧化应激会减弱神经视网膜功能，但口服 EPA-E 摄入量通过在 DR 的早期阶段增加 18-HEPE 来防止通过 Müller 神经胶质细胞中的 BDNF 发生视网膜神经变性。