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第一部分:溶血卵磷脂酰基转移酶1缺陷对小鼠视网膜组织和视网膜电图的影响 目的:观察溶血卵磷脂酰基转移酶1缺陷(LPCAT1)小鼠视网膜组织结构和视网膜电图(F-ERG)在变性过程中的变化。 方法:Lpcat1基因自发突变纯合子的rd11小鼠作为实验组,选取出生后14、28、42和56d的小鼠共60只;同龄野生型C57BL/6J小鼠(60只)作为对照。上述4个年龄段的两组小鼠,行视网膜石蜡切片HE染色观察视网膜显微结构;行F-ERG检测,记录暗视杆体反应和明视锥体反应。运用视网膜铺片免疫荧光染色法,观察两组小鼠视锥细胞M-和S-视蛋白的表达分布及变化。 结果:光学显微镜观察发现:实验组小鼠视网膜组织结构随鼠龄增长光感受器细胞层逐渐减少,而对照组视网膜组织结构基本正常。F-ERG实验结果显示:实验组小鼠出生后14、28 d暗视杆体反应存在,呈下降趋势,出生后42和56 d,暗视杆体反应消失,对照组各时间点暗视杆体反应正常;出生后14d,实验组和对照组小鼠b波振幅分别为(72.8±15.6)、(105.2±21.1)μV,实验组较对照组降低,差异有统计学意义(t=-2.760,P<0.05);出生后28 d时,实验组和对照组小鼠b波幅值分别为(20.6±6.4)、(231.8±32.0)μV,实验组较对照组明显降低,差异有统计学意义(t=-14.471,P<0.05)。实验组小鼠出生后14、28和42 d明视锥体反应存在,呈降低趋势,出生后56 d明视锥体反应消失,对照组各时间点明视锥体反应正常;出生后14d,实验组和对照组小鼠b波振幅分别为(46.8±7.2)、(42.8±6.4)μV,两组相比,差异无统计学意义;出生后28和42 d,实验组小鼠b波振幅分别为(78.0±8.2)、(17.2±2.0)μV,对照组小鼠b波振幅分别为(91.4±9.4)、(116.2±12.9)μV,实验组较对照组明显降低,差异有统计学意义(t=-2.401、-17.008,P均<0.05)。视网膜铺片免疫荧光染色结果显示:实验组小鼠视网膜锥细胞M-和S-视蛋白表达密度随鼠龄增长逐渐下降,到出生后42 d,实验组小鼠视网膜大部分区域M-视蛋白和S-视蛋白表达消失,而对照组未见明显变化。出生后28 d,实验组小鼠视网膜后极部颞上、颞下、鼻上、鼻下区域M-视蛋白的表达密度分别为(414±32)、(300±8)、(324±22)和(250±20)个/0.037mm2,与同龄对照组(484±21)、(442±19)、(459±34)和(436±12)个/0.037 mm2相比,差异均有统计学意义(t=4.114、15.225、7.505、17.990, P均<0.05);上述4个区域S-视蛋白的表达密度下降更明显,分别为(8±4)、(175±16)、(74±13)、(315±20)个/0.037 mm2,明显低于对照组(73±16)、(436±30)、(393±30)和(480±19)个/0.037 mm2,差异均有统计学意义(t=8.555、17.076、21.637、13.498,P均<0.05)。 结论: LPCAT1缺陷主要影响小鼠视网膜外层光感受器细胞,视杆系统功能下降早于视锥系统,锥细胞S-视蛋白的消失早于M-视蛋白。 第二部分:腺相关病毒载体介导Lpcat1基因治疗rd11小鼠视网膜变性的研究 目的:rd11小鼠是近年来新发现的视网膜变性动物模型(Lpcat1基因自发突变纯合子),目前对其的治疗研究并未有见报道。为了验证这种视网膜变性基因治疗的可行性,我们以酪氨酸突变的腺相关病毒(AAV)作为转基因载体,观察其能否挽救视网膜结构及功能。 方法:将AAV8(Y733F)-smCBA-Lpcat1注射至60只出生后14 d的rd11小鼠一只眼视网膜下腔,对侧眼不注射作为阴性对照。分别检测治疗后4、7和10周rd11小鼠视网膜电图(F-ERG),并通过水迷宫实验检测视行为。最后对小鼠眼球进行HE染色、免疫荧光染色、视网膜铺片,观察视网膜结构及LPCAT1蛋白和锥细胞视蛋白的表达情况。实验中均选择同龄野生型C57BL/6J小鼠作为阳性对照。 结果:AAV8(Y733F)介导Lpcat1基因的表达可以有效恢复视网膜结构和功能,疗效可维持10周以上。治疗后10周,rd11小鼠治疗眼F-ERG最大混合反应、暗视杆体反应和明视锥体反应b波振幅分别为(417.3±63.8)、(208.3±31.5)和(68.7±8.5)μV,与未治疗眼(14.9±10.9μV、5.4±4.6μV和6.0±6.5μV)和同龄野生型C57BL/6J小鼠(659.7±47.2μV、314.0±44.1μV和109.0±7.5μV)相比差异均有统计学意义(P均<0.05)。而反映视锥、视杆细胞敏感度的b波峰时,治疗眼与同龄野生型C57BL/6J小鼠间无明显差异;HE染色结果显示rd11小鼠治疗眼视网膜外核层厚度达6~7层,较未治疗眼明显变厚;免疫荧光染色可检测到治疗眼视网膜中LPCAT1蛋白阳性表达,锥细胞M-和S-视蛋白的表达恢复,而未治疗眼均呈阴性表达;水迷宫实验显示rd11小鼠治疗眼和对侧未治疗眼的暗室平均逃生时间分别为(15.4±3.4)和(41.8±6.4)s,差异有统计学意义(P<0.05),治疗鼠与同龄野生型C57BL/6J小鼠相比,差异无统计学意义。 结论:AAV8(Y733F)载体介导的Lpcat1基因表达,可以有效挽救rd11小鼠快速的视网膜变性。