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目的:
本研究旨在动物实验基础上,观察石斛对糖尿病视网膜病的治疗作用,并筛选出石斛通过抑制血管新生改善糖尿病视网膜病的药效活性成分,探讨石斛抑制血管新生的机制,为珍稀名贵中药石斛传统明目活性的阐明提供一定的实验依据,也为治疗血管新生性疾病药物的研发奠定基础。
方法:
1.在STZ诱导建立的Ⅰ型糖尿病大鼠和自发性Ⅱ型糖尿病GK大鼠上观察糖尿病大鼠发生视网膜病变的进程,建立糖尿病视网膜病动物实验模型。
2.通过CD31免疫荧光染色、HE染色法检测糖尿病视网膜病大鼠视网膜中血管新生情况及石斛提取物对视网膜中血管新生的治疗作用。
3.通过RT-PCR、Real-TimePCR等方法,检测糖尿病大鼠视网膜中血管新生相关网子的基因表达水平,并观察石斛对这些因子基因表达的影响;并研究HG对RF-6A细胞中VEGF、VEGFR2基因表达的影响,揭示石斛对血管新生相关基因表达的影响。
4.通过Elisa方法检测大鼠血清中血管新生相关分子、炎症因子及神经系统因子含量的变化,进一步探索石斛改善糖尿病视网膜病的机制。
5.用MTT法检测石斛中活性单体Erianin、Moscatilin对VEGF诱导的RF-6A细胞增殖的影响,初步确定二者的体外抗血管新生活性。
6.以管腔实验、迁移实验检测Erianin对HG与VEGF诱导的RF-6A细胞管腔形成与迁移的影响,以及Moscatilin对VEGF诱导的RF-6A细胞管腔形成的影响,进一步探究石斛中主要活性成分体外抑制血管新生的活性。
7.以体内基质胶实验、CD31免疫组化等进一步证实石斛中主要药效活性成分Erianin抑制血管新生活性。
8.以Western-blot方法检测Erianin对PI3K激活,Moscatilin对c-Raf—MEK1/2—Erk1/2信号通路的影响,初步探究二者抑制血管新生的机制。
结果:
1.STZ诱导的Ⅰ型糖尿病大鼠在3月龄时视网膜内开始出现新生血管,RT-PCR结果显示从3月龄开始VEGF、VEGFR1、VEGFR2的含量均有所增加,表明STZ诱导糖尿病大鼠在3月龄时视网膜已经出现血管新生,4月龄时血管新生情况相同;在GK自发Ⅱ型糖尿病大鼠上,新生血管从6月龄起开始出现,7月龄时更加明显;视网膜中VEGF、VEGFB、VEGFR1、VEGFR2基因表达量在6,7月龄时均明显增加。
2.鼓槌石斛提取物体内大鼠动物实验发现,糖尿病视网膜病大鼠视网膜中血管新生相关分子VEGF、VEGFB、VEGFR2、MMP2、bFGF、HIF-1α、ICAM-1基因表达量均明显增加(P<0.05),血清中VEGF、MMP2、MMP9、IGF-1、MCP-1的含量也明显增加(P<0.001,P<0.001,P<0.001,P<0.001,P<0.05)。鼓槌石斛提取物300mg/kg能降低视网膜中VEGFB、MMP2基因表达的增加(P<0.05,P<0.05),血清中VEGF、MMP2、MMP9、IGF-1、MCP-1含量的增加(P<0.05,P<0.001,P<0.001,P<0.001,P<0.001);鼓槌石斛提取物100mg/kg能降低视网膜中VEGFR2、MMP2、bFGF、HIF-1α、ICAM-1基因表达的增加(P<0.05,P<0.01,P<0.001,P<0.001,P<0.05,P<0.05),血清中IGF-1含量的增加(P<0.001);鼓槌石斛提取物30mg/kg能降低视网膜中bFGF、ICAM-1基因表达的增加(P<0.05,P<0.001,P<0.01)与血清中MMP9含量的增加(P<0.01)。
3.鼓槌石斛中联苄类化合物抑制VEGF诱导的RF-6A细胞增殖实验结果显示Erianin、Moscatilin能显著抑制RF-6A细胞的增殖(P<0.001,P<0.05),且具有剂量依赖性。
4.Erianin能在RF-6A细胞上抑制VEGF诱导的细胞增殖最低有效浓度为25nM(P<0.05);抑制HG与VEGF诱导的管腔形成,最低有效浓度均为1nM(P<0.05,P<0.001);抑制HG与VEGF诱导的细胞迁移,最低有效浓度为1nM与5nM(P<0.05,P<0.001);还能抑制VEGF诱导的RF-6A细胞内PI3K蛋白的磷酸化;体内基质胶实验同样证实,其在10nM时能明显抑制C57小鼠体内基质胶中的血管新生;这些作用都具有剂量依赖性。
5.Moscatilin能抑制VEGF诱导的RF-6A与HUVEC细胞增殖,最低有效浓度为10μM与50μM(P<0.05,P<0.05);抑制VEGF诱导的RF-6A细胞管腔形成,最低有效浓度为1μM(P<0.001);抑制VEGF诱导的HUVEC细胞上Erk1/2、MEK1/2、c-Raf蛋白的磷酸化。
6.300mg/kg的鼓槌石斛提取物能抑制糖尿病视网膜病大鼠血清中TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-8、IL-12、IFN-γ、IL-2、IL-3、IL-10含量的增加(P<0.001,P<0.05,P<0.001,P<0.001,P<0.001,P<0.001,P<0.01,P<0.001,P<0.001),还能下调视网膜中TNF-α基因表达的增加(P<0.01);30mg/kg的鼓槌石斛提取物能降低糖尿病视网膜病大鼠血清中TNF-α、IL-1β、IL-8、IL-12、IFN-γ、IL-2、IL-3、IL-10含量的增加(P<0.01,P<0.01,P<0.01,P<0.001,P<0.01,P<0.05,P<0.001,P<0.001)及视网膜中TNF-α、IL-6基因表达的增加(P<0.01),还能上调下降的细胞间连接蛋白Occludin基因的表达(P<0.05)。
7.糖尿病视网膜病大鼠体内神经系统相关因子TchE的活力明显增加(P<0.001),30mg/kg的鼓槌石斛提取物能抑制其活力的上调(P<0.05);5-HT、DA、NE在下丘脑中的含量也有明显增加(P<0.001,P<0.001,P<0.001),30mg/kg与300mg/kg的鼓槌石斛提取物均能抑制这些因子含量的增加(P<0.01,P<0.01,P<0.01),(P<0.001,P<0.001,P<0.001)。
结论:
1.本论文建立了稳定的Ⅰ型与Ⅱ型大鼠糖尿病视网膜病模型:STZ诱导的Ⅰ型糖尿病大鼠出现视网膜病变的时间为3个月,Ⅱ型糖尿病GK大鼠发生糖尿病视网膜病的时间为6个月。
2.鼓槌石斛提取物可以明显改善STZ诱导的糖尿病视网膜病,其机理主要是通过抑制了糖尿病视网膜病发展过程中早期的炎性反应及其后续视网膜血管新生。
3.石斛中发挥药效活性的物质基础为联苄类化合物Erianin、Moscatilin,二者在体内外均显示出良好的抗血管新生活性。