绿茶提取物对视神经损伤大鼠视网膜神经节细胞的保护作用及其机制研究

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目的:视神经是视觉传导中的重要结构,其损伤引起视觉冲动传导异常并导致视网膜神经节细胞(retinal ganglion cell,RGC)进行性丢失和轴突变性,许多眼病如青光眼、外伤性视神经损伤都可导致视神经损伤从而引起不可逆性视力障碍,甚至眼盲,而临床上目前尚无有效的方法治愈视神经损伤引起的RGC死亡。近年来众多研究报道,绿茶提取物(green tea extract,GTE)具有抗炎、抗氧化、抗血管生成和神经保护作用,但GTE对视神经损伤后RGC是否能发挥保护作用有待进一步的研究。本研究旨在观察GTE对大鼠视神经损伤后RGC存活和轴突再生的预防和治疗作用,并进一步探讨GTE的作用机制,为GTE应用于临床视神经损伤的防治提供实验基础和理论依据。方法:选择成年Fischer 344大鼠,随机分为5组:对照组、术前275 mg/kg GTE治疗组(术前275)、术前550 mg/kg GTE治疗组(术前550)、术后275 mg/kg GTE治疗组(术后275)和术后550 mg/kg GTE治疗组(术后550)。本实验对大鼠行视神经夹伤(optic nerve crush,ONC)手术建立视神经损伤模型,术前术后治疗组分别于术前7天或术后14天通过不同浓度GTE(275 mg/kg或550 mg/kg)灌胃治疗,对照组进行相应生理盐水灌胃,并于术后2周处死大鼠。采用βIII-Tubulin、GAP43、Iba-1免疫荧光染色检测RGC、再生轴突和小胶质细胞的活化情况;通过瞳孔对光反射检测视网膜功能,及免疫印迹法检测Stat3、Akt和Erk细胞信号通路的激活情况。同时对治疗后大鼠视网膜组织进行RNA测序及相关差异表达基因进行q PCR验证,深入探究GTE对视神经损伤后RGC保护作用的潜在机制。结果:视神经损伤后14天,经术前和术后275 mg/kg GTE灌胃大鼠的RGCs数量(术前275:271.1±31.2 cells/mm~2,p=0.033;术后275:318.8±33.4 cells/mm~2,p=0.001)及再生轴突数量(术前275:117.4±63.1,p=0.035;术后275:110.6±30.3,p=0.002)显著高于对照组(RGCs:222.9±40.1 cells/mm~2;轴突:63.5±15.8)。同时,与生理盐水处理大鼠相比,术前或术后接受275 mg/kg GTE处理的大鼠瞳孔接受光照射后,瞳孔收缩后的面积显著更小(术前275:7.23±2.35 mm~2,p=0.015;术后275:6.88±2.17 mm~2,p=0.001),瞳孔对光反射得到明显改善。而术前或术后550治疗组中RGCs数量、再生轴突数量及瞳孔对光反射相较于对照组均无统计学差异。小胶质细胞的激活在术前GTE治疗组中显著降低(术前275:0.219±0.038,p=0.013;术前550:0.254±0.022,p=0.018),磷酸化Akt和Erk p42/44在术前275组中较对照组的表达明显增强,其中磷酸化Akt升高2.06倍,磷酸化的Erk p42和p44分别升高4.68倍和5.17倍,而Stat3的磷酸化在术后275组中升高2.11倍。RNA测序分析发现,与生理盐水处理的大鼠相比,术前或术后GTE治疗的大鼠视网膜中与炎症、凋亡和小胶质细胞激活相关基因显著下调,为RGC存活和轴突再生创造有利环境。结论:GTE可通过调控视网膜内小胶质细胞的激活、炎症相关、死亡相关的基因表达和促生存相关信号通路对视神经损伤大鼠RGC存活和轴突再生发挥预防和治疗作用,为GTE防治视神经损伤病变的应用提供科学依据,也为中枢神经系统的神经损伤修复提供了一种潜在的治疗策略。
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