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促红细胞生成素(Erythropoietin,EPO)具有神经保护和促进轴突生长的作用,在视神经损伤后,它能有效地促进视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells,RGCs)的存活和轴突的生长,但对其具体的作用机制还不清楚。视神经损伤后抑制性物质的存在是阻碍轴突再生的主要原因,因而单纯的保护RGCs并不能引起轴突的有效再生,这些抑制性物质主要有髓鞘源性抑制物,胶质瘢痕来源的抑制物等。以前的研究表明RhoA/ROCK(RhoA/ROCK signal pathway)通路上的蛋白表达变化对中枢神经元轴突再生有着直接影响,是众多轴突再生抑制物信号传导的共同作用点和终末通路。而EPO不仅能促进RGCs存活,而且对RGCs轴突再生也具有明显促进作用。因而我们假设:EPO促进RGCs存活和轴突生长可能与RhoA/ROCK信号通路的传导有关.目的:研究EPO促进视神经不完全钳夹伤后RGCs轴突生长的作用,探讨视神经不全钳夹伤后视网膜中活性RhoA、ROCK,和ROCK2蛋白的表达和活性变化,研究RhoA/ROCK信号通路是否参与了EPO促进RGCs轴突生长的作用。丰富视神经损伤和再生的研究内容,为发掘有效的视神经再生治疗药物提供实验基础。
方法:1、上丘逆行标记RGCs细胞和建立在体大鼠视神经不完全钳夹伤模型。2.视神经钳夹伤后0、3、6、9天,行玻璃体腔注射EPO和Y-27632。视神经钳夹伤后15天,应用Western Blot和免疫组化检测视网膜中活性RhoA、ROCKI和ROCK2蛋白的表达。免疫共沉淀法检测视网膜中活性RhoA和总RhoA(tota卜RhoA)的表达变化。同时,计数经Dil标记的RGCs细胞数量和密度。应用图像分析软件分析生长相关蛋白(growth-associated protein43,GAP-43)染色阳性的轴突数量。
结果:
1.视神经钳夹伤后15天,EPO和Y-27632明显提高了RGCs的存活数量,视神经不全钳夹伤+EPO组(ON+EPO)在1/6、3/6和5/6视网膜半径处的RGCs密度分别为1551.17±55.68/mm2、1120.50±86.24/mm2和683.61±54.07/mm2(存活率分别为55.8%、44%和36.56%),视神经不全钳夹伤+Y-27632组(ON+Y-27632)分别为736.67±54.57/mm2、547.67±43.25/mm2和372±21.79/ram2(存活率分别为26.34%、21.42%和19.21%);视神经不全钳夹伤+PBS组(ON+PBS)分别为540.83±27.87/mm2、385±22.27/咖2和187.57±19.56/mm2(存活率分别为19.46%、15%和10%),ON+EPO组和ON+Y-27632组在1/6、3/6和5/6视网膜半径处的RGCs密度均明显高于ON+PBS组相应区域的RGCs密度,差异有统计显著性意义(P=O.000,0.000,0.000;0.003,0.031,0.006)。
2.EPO和Y-27632促进了RGCs轴突的生长,ON+PBS组仅可见极少量的RGCs轴突长入损伤区,而ON+EPO组、ON+Y-27632组和ON+EPO+Y-27632组,不仅损伤区可见较多的RGCs轴突长入,而且,RGCs轴突越过损伤区长入损伤区的远端。距钳夹伤50um、250un和500um处,ON+EPO组、ON+Y-27632组和ON+EPO+Y-27632组轴突数量(平均轴突个数/单个视神经)分别为38.50±2.4,15.67±2.16,6.5±1.88;29.40±2.07,12.4±2.07,8.0±1.88,40.33±2.73,23.33±2.58,9.40±2.17;ON+PBS组分别为8±1.41,3.8±1.48,1.50±1.05。各治疗组轴突数量明显高于ON+PBS组,差异有统计显著性意义(分别为50μm:P=O.000,0.000,0.000:250μm:P=0.000,0.03,0.000;500μm:P=O.000,0.000,0.000).
3. 0N+EPO组和ON+Y-27632组视网膜中活性RhoA、ROCK,和ROCKs的表达量显著降低,与ON+PBS组比较,差异有统计显著性意义(p=O.000,0.000),相反,6AP-43的表达量明显提高,与ON+PBS组比较,差异有统计显著性意义(p=O.001,0.025)。
4.ON+EPO组、0N+Y-27632组视网膜中活性RhoA的表达量均较ON+PBS组明显减少,差异有统计显著性意义(P=O.001,0.001,O,000)。但各组总RhoA在视网膜中的表达量均无明显变化,差异均无统计显著性意义。
结论:
1.EPO有保护RGCs存活和轴突生长的作用。
2.Y-27632可降低视网膜中活性RhoA、ROCK,和ROCK2的表达,促进RC-Cs的存活和轴突生长。
3.RhoMROCK通路在视神经损伤后,参与了保护RGCs存活和轴突生长的过程,是一种负向调节机制。
4.通过抑制活性RhoA,进而抑制其下游物质ROCK1和ROCK2的表达,从而抑制RhoA/ROCK通路,是EPO促进RGCs轴突生长的重要机制之一。