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目的:紫杉醇(Paclitaxel,PTX)是由美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准的天然植物化学药物,是一种高效低毒的广谱抗癌药物。由于PTX水溶性很差,使用时需要添加增溶剂聚氧乙烯蓖麻油和无水乙醇。目前临床上使用的PTX改良制剂包括PTX注射液、多西他赛注射液、注射用PTX(白蛋白结合型)等。此类药物常见的不良反应主要有骨髓抑制、过敏反应、胃肠道反应、手足麻木及肝损伤等,相关报道较多且临床关注度较高。近年来关于PTX类药物导致眼部不良反应被相继报道,诸如视力下降、干眼、泪道阻塞、结膜炎、青光眼、视神经病变、与顺铂联用致失明等;同时PTX治疗引起黄斑水肿陆续被报道,为一种PTX使用相关的少见眼部并发症,其给患者的生活带来了巨大的不便。目前关于PTX导致黄斑水肿的研究较少且机制不明,主要致病机制仅停留在推测阶段均尚未证实,仍需进一步研究。因此,本实验研究探讨PTX致黄斑水肿的机制,同时阐明碳酸酐酶抑制剂(Carbonic anhydrase inhibitor,CAI)对PTX导致的黄斑水肿的治疗作用。方法:1.体内实验采用C57BL/6J小鼠,将小鼠分为两组,即Control组和PTX组。Control组中给予小鼠腹腔内注射生理盐水,PTX组中给予小鼠腹腔内注射PTX(5 mg/kg)。每周注射一次连续给药四周。采用ERG和HE评价药物对视觉功能和视网膜组织结构的影响。用FFA观察小鼠血管形态,视网膜铺片及CD31染色分析各组视网膜血管。2.体外实验不同浓度PTX(0 mg/L、0.005 mg/L、0.05 mg/L、0.5 mg/L、5 mg/L)处理ARPE细胞和Müller细胞一定时间(12 h、24 h、36 h、48 h、72 h),采用CCK8法检测不同浓度的PTX药物对ARPE细胞和Müller细胞不同时间点增殖的影响;流式细胞术检测不同浓度的PTX药物对ARPE细胞和Müller细胞不同时间点细胞凋亡的影响;免疫荧光观察药物引起的ARPE细胞和Müller细胞形态的变化;流式细胞术检测0.05 mg/L PTX药物刺激ARPE细胞和Müller细胞24 h后对细胞周期阻滞的作用。0.05 mg/L PTX处理ARPE细胞和Müller细胞24 h后,同时设Control组。使用WB及qRT-PCR等方法检测CAⅩⅣ、VEGF及炎症因子(IL-6、MCP-1、TNF-α)表达的变化。同时用0.05 mg/L PTX刺激ARPE细胞和Müller细胞24 h后,将培养基更换为正常培养基继续培养24 h、36 h、48 h、72 h。使用WB检测炎症因子等表达的变化。用0.05 mg/L PTX处理Müller细胞24 h后,使用WB检测AQP4表达的变化。建立体外屏障模型,当ARPE细胞极化形成时,以换液的方式将含0 mg/L、0.05mg/L PTX的培养基加入Transwell上室,分别在加药后3 h、6 h、12 h、24 h测量其跨上皮电阻值的变化及使用WB和qRT-PCR等方法检测屏障功能相关蛋白ZO-1和Occludin的表达变化。最后,将ARPE细胞和Müller细胞分为Control组,PTX组,PTX+CAI组,用WB及qRT-PCR等方法检测炎症因子及AQP4表达的变化。3.体内验证采用C57BL/6J小鼠,将小鼠分为三组,即Control组,PTX组和PTX+CAI组。给予小鼠腹腔内注射PTX(5 mg/kg),CAI组在小鼠完成PTX注射半小时后进行注射CAI(25 mg/kg)。每周注射一次连续给药四周。采用ERG评价药物对视觉功能影响。提取小鼠全视网膜RNA以及蛋白,用WB及qRT-PCR等方法检测炎症因子、CAⅩⅣ及AQP4表达的变化。结果:1.小鼠ERG结果显示,PTX处理小鼠的明适应3.0 ERG、暗适应3.0 ERG和3.0Ops均有不同程度的降低(P<0.05)。小鼠眼底造影并未发现血管的异常及渗漏,视网膜铺片CD31染色也未观察到异常。HE结果得出,PTX改变视网膜总体厚度,使视网膜总体厚度稍有下降,提示PTX对小鼠视网膜有一定的损害。2.PTX影响了ARPE细胞和Müller细胞的功能及形态。PTX降低了ARPE细胞和Müller细胞的增殖能力,增加了细胞凋亡,且增殖能力和细胞凋亡与药物浓度和药物刺激时间呈相关性。其次,PTX影响了ARPE细胞和Müller细胞的细胞周期,将ARPE细胞和Müller细胞的细胞周期阻滞在G2-M期。最后,PTX导致ARPE细胞和Müller细胞形态发生明显变化,正常ARPE细胞形态为梭形或不规则形;PTX药物处理后细胞数目相对减少且形态趋于圆形。正常Müller细胞呈细长纤维状,细胞形态清晰,细胞成簇或平行排列;PTX加药处理后细胞明显减少并趋于圆形。3.PTX影响了CAⅩⅣ和VEGF的表达。qRT-PCR结果显示,PTX可以明显促进CAⅩⅣ的表达,降低VEGF的表达(P<0.05)。WB的结果同样证实CAⅩⅣ的蛋白表达较Control组上调,VEGF的蛋白表达较Control组下调(P<0.05)。4.PTX引起ARPE细胞和Müller细胞的炎症因子等的高表达,表现为一过性,停止药物刺激即可缓解。加入CAI后也可降低炎症因子的表达。QRT-PCR结果显示,PTX促进了ARPE细胞和Müller细胞中炎症因子(IL-6、TNF-α、MCP-1)的表达(P<0.05)。WB的结果同样也证实了炎症因子等的表达均上调且高于Control组(P<0.05)。WB结果显示,当停止药物刺激后炎症因子等的表达有所下降(P<0.05),在停止药物刺激后约36 h或48 h,炎症因子等的表达逐渐降低与Control相齐。当不停止药物刺激时,同时加入CAI后,qRT-PCR结果显示炎症因子等的表达较PTX组明显降低(P<0.05),WB的结果也提示炎症因子等的蛋白表达均下调(P<0.05)。5.WB结果显示PTX导致Müller细胞AQP4表达较Control组明显上调(P<0.05)。其次,PTX降低了ARPE细胞的细胞跨膜电阻,且电阻变化程度与药物浓度呈相关性。同时,WB结果显示PTX降低了紧密连接蛋白ZO-1和Occludin的表达(P<0.05),qRT-PCR结果也有相同趋势。小鼠ERG结果显示,PTX处理小鼠的明适应3.0 ERG、暗适应3.0 ERG和3.0 Ops均有不同程度的降低(P<0.05)。而PTX+CAI组小鼠明3.0ERG、暗适应3.0 ERG和暗适应3.0 Ops均较PTX组有不同程度的升高(P<0.05)。此外,在细胞实验中,qRT-PCR结果显示加入CAI后Müller细胞AQP4表达下调(P<0.05),WB结果与qRT-PCR结果相同。在体内实验中,qRT-PCR结果显示PTX组中AQP4和炎症因子等(IL-6、TNF-α、MCP-1)的表达较Control组升高(P<0.05),PTX+CAI组中AQP4和炎症因子等(IL-6、TNF-α、MCP-1)的表达下调(P<0.05)。结论:本研究表明PTX影响ARPE细胞和Müller细胞的功能及形态,PTX可导致炎症因子等的短暂高表达。体内和体外实验结果提示PTX导致的黄斑水肿主要是由Müller细胞水肿引起。PTX也会损伤BRB。因此,通过本研究推测CAI通过减轻炎症、抑制AQP4、抑制膜结合蛋白CAⅩⅣ、增强视网膜下液体吸收来调节水的传导,从而减轻水肿。CAI是治疗PTX导致的黄斑水肿的一种潜在方法,CAI对PTX所致黄斑水肿的治疗主要通过调节水通道和增强视网膜下液的吸收来缓解。