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目的:通过人体外晶状体囊袋模型的建立,探讨白内障手术前、后基质金属蛋白酶(Matrix Metalloproteinases,MMPs)的不同表达,研究MMP抑制剂对人晶状体上皮细胞移行的抑制作用和对细胞活性的影响,并进一步通过动物实验观察MMP抑制剂对后囊混浊的抑制及对眼内组织的毒性,为该药应用于临床提供客观依据,为药物防治后囊混浊研究提供新方向。
方法:供体人眼先撕取晶状体前囊膜行免疫组化染色,观察术前晶状体上皮细胞MMP-2和MMP-9的表达。行模拟白内障手术,建立人晶状体囊袋培养模型,免疫组化染色和ELISA方法观察手术前、后晶状体上皮细胞MMP-2和MMP-9的表达。另取完整晶状体囊袋置于广谱MMP抑制剂-GM6001不同实验浓度中(5μM、5μM和100μM)和GM6001阴性对照液(100μM)中培养,显微镜下分别测量培养10、20和30天时各组晶状体上皮细胞在后囊膜移行的距离,ELISA方法测定囊袋培养液中MMP-2和MMP-9的浓度。MTT方法测定不同实验浓度GM6001对细胞活性的影响;选用新西兰白兔行白内障晶状体囊外摘除术,用不同浓度的GM6001溶液(100μM、200μM和500μM)和GM6001阴性对照液(50μM)进行术毕及术后隔日晶状体囊袋内灌注3次,观察术后第12周后囊混浊情况,同时观察药物对眼前房反应、眼压、角膜内皮、虹膜、睫状体和视网膜的影响和毒性。
结果:
1.免疫组化染色发现术前晶状体上皮细胞无MMP-2和MMP-9的表达。培养的人晶状体囊袋内赤道部晶状体上皮细胞第四天开始生长,逐渐向无细胞的后囊膜中央移行,20天在后囊膜长满一层,此时免疫组化染色晶状体上皮细胞MMP-2和MMP-9表达阳性。ELISA结果显示:总MMP-2、MMP-9的产物随时间逐渐增多。
2.GM6001明显抑制了晶状体上皮细胞在后囊膜的移行,呈剂量依赖性(p<0.001):实验第20天,5μM GM6001组晶状体上皮细胞移行距离较对照组减少70%(p<0.001),100μM组减少98%(p<0.001);GM6001降低了MMP-2、MMP-9水平,浓度越高,抑制作用越明显:实验第20天,5μM GM6001组MMP-2和MMP-9水平较对照组均降低70%(P<0.001),100μM GM6001组MMP-2水平降低了90%(P<0.001),MMP-9水平降低了87%(P<0.001);MTT法显示,晶状体上皮细胞在GM6001中仍保持增殖活性,各处理浓度组(5μM、50μM和100μM)光密度值与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)。
3.GM6001可明显抑制兔后囊混浊的发生,裂隙灯下术后12周对照组后囊混浊明显,100μM组后囊混浊较对照组轻,200μM组和500μM组均无后囊混浊(p<0.05);病理学结果显示:对照组后囊膜表面有多层排列紊乱的上皮细胞和成纤维细胞,而500μM组后囊膜表面无细胞生长;前房反应轻:用药2天实验组和对照组兔眼前房闪辉情况比较,差别无统计学意义(p>0.05);对眼压无明显影响:实验组与对照组用药2天、7天眼压比较,差异均无统计学意义(p>0.05);用药7天500μM组角膜内皮细胞呈规则的六边形,无变形脱落,与对照组眼角膜内皮细胞形态无明显差别;光镜观察对虹膜、睫状体和视网膜均无明显毒性。
结论:
1.白内障手术作为一种创伤,上调了晶状体上皮细胞MMP-2和MMP-9的表达,MMPs可能在后囊混浊的发生中起重要作用。
2.MMP抑制剂有效地抑制了体外培养的人晶状体上皮细胞在后囊膜的移行,且不影响细胞活性,因此,MMP抑制剂可能安全有效预防后囊混浊。
3.MMP抑制剂可明显抑制兔后囊膜混浊的发生,对眼内组织无明显毒性,安全有效,可能成为防治后囊混浊的新方向。