炎症因子在前节内眼手术诱发血视网膜屏障破坏中的作用及机制研究

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第一部分眼前节内眼手术诱发血-视网膜屏障破坏的大鼠动物模型目的:建立一种实用的眼前节内眼手术诱发血-视网膜屏障破坏的大鼠动物模型。方法:27号针头从大鼠角巩缘前透明角膜穿刺入前房,针头的灌注管连接平衡盐液。平衡盐液的压力在0-12mmHg之间波动60次。退出针头,前房成形。对侧眼不处理。术后泰利必妥眼液点眼。造模后第1、2、3、5和7d采用眼底照相、眼底血管荧光造影(FFA)、光学相干断层扫描(OCT)、白蛋白免疫组织化学染色和Evans蓝作为示踪剂定量检测血-视网膜屏障破坏程度。结果:术后各时间点眼底照相视网膜未见明显异常,FFA示模型组背景荧光强度增强,视网膜血管管径增粗(晚期部分可见血管鞘)。OCT检查发现,与正常对照组和对侧眼对照组相比,术后第1d开始模型组中央部视网膜开始增厚(F=20.288,P<0.001),第2d达高峰(F=42.756,P<0.001),随后降低,至第5d与正常对照组和对侧眼对照组相近(d3:F=28.244,P<0.001;D5:F=2.945,P=0.070;d7:F=0.699,P=0.506)。白蛋白免疫组织化学染色显示正常对照组及对侧眼对照组术后各时间点白蛋白阳性染色均局限在视网膜血管内,脉络膜弥漫性着色。模型组术后第1d阳性染色主要在视网膜神经层血管周围。术后第2d阳性染色扩散到视网膜色素上皮细胞层、光感受器层、外核层、外丛状层、内丛状层和神经节细胞层。白蛋白表达于细胞内和细胞间质,白蛋白可渗漏到光感受器层、外核层和外丛状层的胞外间隙。白蛋白还可被细胞吞噬,尤其是RPE细胞。5d后白蛋白阳性染色减低,主要局限于视网膜血管内。术后第1d模型组视网膜Evans蓝渗漏量明显增加,与正常对照组及对侧眼对照组相比差异有统计学意义(F=8.227,P=0.002)。视网膜Evans蓝渗漏量在术后第2d达高峰(F=33.360,P<0.001),随后降低,至第5d与正常对照组和对侧眼对照组相近(d3:F=41.305,P<0.001:d5:F=0.091,P=0.913:d7:F=0.389,P=0.681)。视网膜荧光素渗漏、视网膜厚度增加、视网膜白蛋白强阳性染色以及视网膜Evans蓝渗漏量增加均证明血-视网膜屏障破坏。结论:本研究建立了一种实用的眼前节内眼手术诱发血-视网膜屏障破坏大鼠动物模型。第二部分炎症因子在眼前节内眼手术诱发血-视网膜屏障破坏中的作用目的:研究炎症因子[前列腺素E1(PGE1)、前列腺素E2(PGE2)、前列腺素F2α(PGF2α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]在眼前节内眼手术诱发BRB破坏中的作用。方法:1、大鼠动物模型房水和玻璃体中炎症因子浓度的检测:实验分对照组和模型组。大鼠造模后4h、1d、2d、3d、5d和7d采用酶联免疫吸附技术(Elisa技术)检测大鼠动物模型房水和玻璃体中PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α的浓度。2、前房注射炎症因子对BRB的影响:实验分空白对照组、阴性对照组和炎症因子组。空白对照组大鼠未进行任何操作;阴性对照组用微量注射器大鼠前房穿刺注入10uL生理盐液;炎症因子组根据Elisa检测大鼠动物模型房水中PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α的浓度,大鼠前房分别注射PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α。注射后4h和48h后采用Elisa技术检测大鼠动物模型房水和玻璃体中PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α的浓度;采用Evans蓝作为示踪剂定量检测BRB的破坏程度。3、炎症因子拮抗剂抵抗炎症因子诱发的BRB破坏:PGE1、PGE2和PGF2α实验分为阴性对照组、模型组、NSAIDs预防治疗组、NSAIDs治疗组、皮质类固醇预防治疗组和皮质类固醇治疗组。每组各时间点各4只大鼠。阴性对照组大鼠用生理盐水眼液点眼,tid;模型组制造大鼠动物模型,用生理盐水眼液点眼,tid;NSAIDs预防治疗组制造大鼠动物模型,造模前2d开始用普南扑林眼液点眼,tid;NSAIDs治疗组制造大鼠动物模型,造模后开始用普南扑林眼液点眼,tid;皮质类固醇预防治疗组制造大鼠动物模型,造模前2d开始用百力特眼液点眼,tid;皮质类固醇治疗组制造大鼠动物模型,造模后开始用百力特眼液点眼,tid。IL-1β和TNF-α实验分为阴性对照组、模型组和治疗组。每组各时间点各4只大鼠。阴性对照组用微量注射器大鼠前房穿刺注入10uL生理盐液;模型组制造大鼠动物模型,然后用微量注射器向大鼠前房穿刺注入10uL生理盐液;治疗组制造大鼠动物模型,然后用微量注射器向大鼠前房穿刺分别注入IL-1β抗体和TNF-α抗体。造模后4h和48h后采用Elisa技术检测大鼠动物模型房水和玻璃体中PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α的浓度;采用Evans蓝作为示踪剂定量检测BRB的破坏程度。结果:1、大鼠动物模型房水和玻璃体中炎症因子浓度的检测:大鼠造模后Elisa检测发现大鼠房水和玻璃体中PGE1、PGE2和PGF2a于造模后4h明显增加,第1d达高峰,随后降低,至第5天与正常对照组相近,第1d至第3d组间差异有统计学意义,第5d和第7d组间差异无统计学意义。IL-1β和TNF-α造模后4h略微增加,第1d明显升高,第2d达高峰,随后降低,至第7天与正常对照组相近,第2d至第5d组间差异有统计学意义,第1d和第7d组间差异无统计学意义。2、前房注射炎症因子对BRB影响:注射后4h炎症因子组大鼠房水PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α浓度与大鼠动物模型房水中炎症因子浓度高峰相近;明显高于阴性对照组和空白对照组;大鼠房水中PGE1、PGE2和PGF2α浓度阴性对照组较空白对照组略有增高,组间差异有统计学意义。注射后48h大鼠房水中PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α浓度阴性对照组与空白对照组相近,组间差异无统计学意义,明显低于炎症因子组,组间差异有统计学意义。注射后4h大鼠视网膜Evans蓝渗漏量三组间相近,组间差异无统计学意义;注射后48h大鼠视网膜Evans蓝渗漏量阴性对照组与空白对照组相近,组间差异无统计学意义,明显低于炎症因子组,组间差异有统计学意义。3、炎症因子拮抗剂抵抗炎症因子诱发血-视网膜屏障破坏:PGE1、PGE2和PGF2α造模后4h阴性对照组与NSAIDs预防治疗组房水和玻璃体中PGE1、PGE2和PGF2α的浓度相近,均明显低于模型组:皮质类固醇预防治疗组房水和玻璃体中PGE1、PGE2和PGF2α的浓度较阴性对照组高,但低于模型组;NSAIDs治疗组和皮质类固醇治疗组房水和玻璃体中PGE1、PGE2和PGF2α的浓度与模型组相近,明显高于阴性对照组;房水和玻璃体中PGE1、PGE2和PGF2α浓度六组间差异有统计学意义。造模后48h NSAIDs治疗组和皮质类固醇治疗组房水和玻璃体中PGE1、PGE2和PGF2α的浓度较模型组稍低,仍明显高于阴性对照组;房水和玻璃体中PGE1、PGE2和PGF2α浓度六组间差异有统计学意义。注射后4h大鼠视网膜Evans蓝渗漏量各组间差异无统计学意义;注射后48h大鼠视网膜Evans蓝渗漏量在NSAIDs预防治疗组最少,明显低于模型组,但高于阴性对照组;视网膜Evans蓝渗漏量六组间差异有统计学意义。IL-1β和TNF-α造模后4h阴性对照组、模型组和治疗组房水和玻璃体中IL-1β和TNF-α浓度组间差异无统计学意义。48h阴性对照组与治疗组房水和玻璃体中IL-1β和TNF-α浓度相近,均明显低于模型组;阴性对照组、模型组和治疗组房水和玻璃体中IL-1β和TNF-α浓度组间差异有统计学意义。注射后4h大鼠视网膜Evans蓝渗漏量各组间差异无统计学意义;注射后48h大鼠视网膜Evans蓝渗漏量治疗组明显低于模型组,高于阴性对照组,三组间差异有统计学意义。结论:炎症因子(PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α)在介导眼前节内眼手术诱发BRB破坏中起重要作用。第三部分炎症因子对体外培养人视网膜色素上皮细胞和视网膜微血管内皮细胞屏障功能的影响研究目的:研究炎症因子[前列腺素E1(PGE1)、前列腺素E2(PGE2)、前列腺素F2α(PGF2α)、白细胞介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]诱导BRB破坏的分子机制。方法:1、体外培养HRPE细胞和HREC细胞,细胞接种于胶原包被的聚四氟乙烯膜Transwell培养板,建立HRPE细胞屏障和HREC细胞屏障模型。2、炎症因子对体外培养HRPE细胞和HREC细胞屏障功能的影响研究:实验分空白对照组、阴性对照组和炎症因子组(PGE1组、PGE2组、PGF2α组、IL-1β组和TNF-α组)。空白对照组不接种细胞,以检测本底值;阴性对照组接种细胞,培养液中不加入任何炎症因子;炎症因子组培养液中分别加入PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α。采用STX-2双杆电极EVOM电压电阻仪测量HRPE单层细胞和HREC单层细胞的跨膜电阻抗(TER)。采用荧光分光光度法检测HRPE单层细胞和HREC单层细胞屏障FD-70荧光素的通透性系数。3、炎症因子对体外培养HRPE细胞和HREC细胞屏障功能影响的分子机制研究:实验分阴性对照组和炎症因子组(PGE1组、PGE2组、PGF2α组、IL-1β组和TNF-α组)。阴性对照组接种细胞,培养液中不加入任何炎症因子;炎症因子组培养液中分别加入PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α。采用免疫荧光标记-激光共集焦检测体外培养HRPE细胞和HREC细胞ZO-1、Occludin和Claudin-1表达;RT-PCR检测体外培养HRPE细胞和HREC细胞ZO-1、Occludin和Claudin-1 mRNA表达;Western Blotting检测体外培养HRPE细胞和HREC细胞ZO-1、Occludin和Claudin-1蛋白表达。结果:1、炎症因子对体外培养HRPE细胞和HREC细胞屏障功能的影响研究:正常HRPE单层细胞屏障的TER为54.05±4.65Ω·cm2,PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α共培养48 h后,HRPE单层细胞屏障的TER下降,组间差异有统计学意义。正常HREC单层细胞屏障的TER为84.12±6.64Ω·cm2。PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α共培养48 h后,HREC单层细胞屏障的TER下降,组间差异有统计学意义。正常HRPE单层细胞屏障FD-70荧光素的通透性系数为0.280±0.088×10-3cm/s。PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α共培养48 h后,HRPE单层细胞屏障的FD-70荧光素的通透性系数增高,组间差异有统计学意义。正常HREC单细胞层细胞屏障FD-70荧光素的通透性系数为0.236±0.059×10-3cm/s。PGE1、PGE2、PGF2a、IL-1β和TNF-α共培养48 h后,HREC单层细胞屏障的FD-70荧光素的通透性系数增高,组间差异有统计学意义。2、炎症因子对体外培养HRPE细胞和HREC细胞屏障功能影响的机制:免疫荧光标记-激光共集焦显示HRPE细胞融合时呈五边形或六边形等形状;HREC细胞融合时呈扁椭圆形或长梭形。ZO-1表达主要沿细胞膜,呈线状,胞浆中也有少量表达;Occludin表达积聚在细胞膜附近,呈较连续的线状;Claudin-1表达主要沿细胞膜近线状。PGE1、PGE2、PGF2α、IL-1β和TNF-α共培养48h后ZO-1、Occludin和Claudin-1表达明显减弱,ZO-1、Occludin和Claudin-1在细胞边界处呈不连续分布。RT-PCR检测培养HRPE细胞和HREC细胞ZO-1、Occludin和Claudin-1 mRNA表达:PGE1、PGE2、PGF2α和TNF-α共培养48 h后ZO-1、Occludin和Claudin-1的mRNA较对照组表达减弱,经计算机软件分析,并与内参β-actin比较,计算相对mRNA表达量,组间差异有统计学意义。IL-1β共培养48h后ZO-1的mRNA表达与对照组相比无明显差别,差异无统计学意义;Occludin的mRNA条带表达较对照组减弱,Claudin-1的mRNA条带表达较对照组增强,条带经计算机软件分析,并与内参β-actin比较计算相对mRNA表达量,组间差异有统计学意义。WesternBlotting检测炎症因子对体外培养HRPE细胞和HREC细胞ZO-1、Occludin和Claudin-1蛋白表达的影响:PGE1、PGE2、PGF2a和TNF-α共培养48 h后ZO-1、Occludin和Claudin-1的条带较对照组表达减弱,经计算机软件分析,并与内参β-actin比较,计算相对蛋白表达量,组间差异有统计学意义。IL-1β共培养48h后ZO-1的条带表达与对照组相比无明显差别,差异无统计学意义;Occludin的条带表达较对照组减弱,Claudin-1的条带表达较对照组增强,条带经计算机软件分析,并与内参β-actin比较计算相对蛋白表达量,组间差异有统计学意义。结论:PGE1、PGE2和PGF2α可在mRNA和蛋白水平轻微降低HRPE细胞和HREC细胞的ZO-1、Occludin和Claudin-1表达,减少了紧密连接的条带数量,降低了紧密连接条带的质量,破坏HRPE细胞和HREC细胞的紧密连接,诱导BRB破坏。IL-1β可在mRNA和蛋白水平明显降低HRPE细胞和HREC细胞的Occludin表达,打破Occludin和Claudin-1间的平衡,减少了紧密连接的条带数量,破坏HRPE细胞和HREC细胞的紧密连接,诱导BRB破坏。TNF-α可在mRNA和蛋白水平明显降低HRPE细胞和HREC细胞的ZO-1、Occludin和Claudin-1表达,减少了紧密连接的条带数量,降低了紧密连接条带的质量,影响紧密连接蛋白的组装、重排,破坏HRPE细胞和HREC细胞的紧密连接,诱导BRB破坏。
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