电刺激促进大鼠视网膜前体细胞增殖分化的初步实验研究

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青光眼、糖尿病视网膜病变、年龄相关性黄斑变性、视网膜脱离等疾病可以造成视网膜神经元不同程度的凋亡,最终导致不可逆性视力损害。目前临床上尚无根治这类疾病的有效方法,神经保护药物或神经营养因子补充等方法只是着眼于保护未凋亡的神经元,对于已经受损的视网膜神经元却无能为力;干细胞的应用则是立足于施救已受损的神经元,可在一定程度上逆转疾病的进程,但干细胞移植治疗仍需面临移植细胞的免疫排斥、供体来源以及与宿主视网膜的有效整合等诸多问题。因此,如何原位诱导自体内源性视网膜前体细胞增殖、分化备受研究者的关注。目前的研究证明,睫状体边缘带细胞、虹膜色素上皮细胞、Muller细胞都可能作为成年哺乳动物的视网膜干细胞来源,其中以睫状体边缘带细胞、Muller细胞来源的视网膜干细胞最为重要,常常被称为视网膜前体细胞。电刺激(electrical stimulation, ES)在一些动物模型和临床研究中都初步显示了良好的促细胞增殖分化效果,且副作用小,引起了眼科学者们的关注。本研究旨在探讨电刺激对睫状体边缘带细胞、Muller细胞来源的视网膜前体细胞增殖分化的影响,并对电刺激后即早基因Gadd45β在视网膜前体细胞增殖分化过程中的表达调控作用进行研究和探索。第一部分跨角膜电刺激促进成年大鼠睫状体边缘带视网膜前体细胞增殖分化目的旨在探讨跨角膜电刺激促进成年大鼠睫状体边缘带视网膜前体细胞增殖分化。方法成年雌性SD大鼠予以每日腹腔注射BrdU (100mg/kg),连续腹腔注射5天用于标记增殖细胞。大鼠左眼接受电刺激(电刺激参数:双相方波电流:波宽3ms,频率20Hz,强度300uA,刺激时间持续1h),右眼为自身对照,并设假手术组,每组每时点为4只SD大鼠。电刺激后不同时间点(1d、4d、7d、10d、14d)心脏灌注处死SD大鼠后摘除眼球制作视网膜冰冻切片,免疫荧光观察睫状体边缘带BrdU (?)日性细胞以明确增殖细胞的数量及部位并计数,免疫化学染色共聚焦显微镜观察睫状体边缘带BrdU阳性细胞Nestin的表达情况,以明确增殖细胞是否为视网膜前体细胞。为了评估电刺激条件的安全性,选取电极作用部位的角膜组织,电镜下观察组织形态学改变。同时,在大鼠视网膜内检测到即早基因Gadd45β的表达并进一步Western Blot免疫印迹法检测电刺激后大鼠视网膜内Gadd45β的表达水平。结果电刺激前后大鼠角膜组织形态未发生明显改变,提示该电刺激条件具有一定的安全性。视网膜冰冻切片免疫荧光观察显示:电刺激后第4天SD大鼠睫状体边缘带细胞开始出现BrdU (?)日性细胞,且电刺激后7d、10d和14d睫状体边缘带BrdU阳性细胞数明显增多,BrdU (?)日性细胞计数具有统计学意义。电刺激后第4天SD大鼠睫状体边缘带BrdU细胞Nestin染色阳性,且随时间的延长Nestin染色阳性逐渐增强,提示电刺激后大鼠睫状体边缘带视网膜前体细胞存在增殖现象。电刺激后大鼠视网膜内Gadd45β的表达一过性增加。结论经角膜低电流刺激后成年大鼠睫状体边缘带视网膜前体细胞出现增殖现象,并伴有视网膜内即早基因Gadd45β一过性表达增加。第二部分电刺激促进大鼠视网膜Muller细胞分泌神经营养因子作用的评估目的旨在探讨电刺激影响大鼠视网膜Muller细胞分泌神经营养因子。方法选取新生2天SD大鼠视网膜Muller细胞体外培养,电镜下观察体外培养的Muller细胞的形态;谷氨酰胺合成酶(GS)免疫细胞化学染色鉴定体外培养的Muller细胞表型。参考国内外相关文献给予Muller细胞一定模式的电刺激(电刺激参数:双相方波电流,电刺激参数:波宽3ms,频率20Hz,强度300uA,单次刺激时间1h),电刺激后不同时间点(Oh、1n、2h、3h、6h、12h)行Realtime-PCR、Western Blot检测BDNF、bFGF神经营养因子的分泌情况及Gadd45家族各因子的表达情况。结果电镜下观察体外培养的SD大鼠视网膜Muller细胞呈细长形似纤维,免疫细胞化学染色显示Muller细胞特异性谷氨酰胺合成酶(+),电刺激后1-12h内神经营养因子BDNF、FGF的表达水平持续明显增加,电刺激后1-3h内视网膜Muller细胞内Gadd45β的表达一过性增加,符合即早基因表达的时间特点。结论低电流电刺激能促进视网膜Muller细胞内Gadd45β一过性的表达增加,可能通过调控BDNF/FGF基因的DNA去甲基化,增加BDNF/FGF的分泌。多频次电刺激有望持续增加神经营养因子的分泌。
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