HIF信号通路对氧诱导小鼠视网膜病变的影响及其机制

来源 :空军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiayuanyuan001
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背景:  早产儿视网膜病变(retinopathy of prematurity,ROP)是目前儿童致盲的主要疾病,其患病率随早产儿成活率的增高而不断升高。早产、低体重及吸氧是ROP发生的危险因素,与炎症、氧化应激等因素有关。ROP病理机制非常复杂,目前主要观点认为,高氧导致早产儿尚未发育完全的视网膜血管闭塞,形成视网膜局部组织相对缺氧,刺激促血管生长因子的大量释放和分泌,形成新生血管。氧诱导的视网膜病变(oxygen induced retinopathy,OIR)是研究ROP的主要动物模型。低氧诱导因子(hypoxia-induced factor,HIF)信号通路是缺氧激活的重要信号通路,在缺血缺氧组织中,激活的HIF信号通路上调其下游的促血管生成因子大量释放和分泌,促进新生血管形成。研究证实,利用HIF抑制剂,能有效的控制新生血管的形成和发展。然而,HIF信号通路及HIF抑制剂对OIR形成和发展的影响尚未明确。  目的:  本研究探讨HIF信号通路及其下游细胞因子HIF-1α、HIF-2α、HIF-3α、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)在OIR中的表达情况,并观察HIF抑制剂PX-478干涉HIF及其下游细胞因子对OIR的可能影响,为临床ROP的治疗提供理论依据。  方法:  1.利用75%氧气和少量氮气的混合气体,对出生第7天的C57幼鼠进行吸氧造模至第12天,形成OIR模型鼠,通过视网膜铺片评估造模情况;  2.利用免疫荧光技术检测HIF-1α、HIF-2α、VEGF和EPO在OIR视网膜中的形态学表达情况;利用qRT-PCR和Western-Blot技术检测OIR视网膜中HIF-1α、HIF-2α、HIF-3α、VEGF的mRNA和蛋白质表达水平;  3.腹腔注射HIF-1α抑制剂PX-478,应用高效液相质谱技术测定视网膜和玻璃体内的药物浓度,绘制药代动力学曲线;应用视网膜铺片染色技术观察腹腔注射HIF-1α抑制剂Hsp90抑制剂或PX-478对OIR无血管区面积和新生血管的影响;应用免疫荧光技术、qRT-PCR和Western Blot技术研究PX-478对HIF-1α及下游细胞因子VEGF和EPO表达的影响;  4.体外实验中,应用PX-478处理缺氧的猴脉络膜-视网膜内皮细胞(RF/6A),采用Transwell实验、管腔形成实验和免疫荧光染色,检测缺氧诱导的细胞迁移、细胞管腔形成及血管生成相关因子表达,探究PX-478作用于OIR的潜在分子机制;  5.采用SPSS17.0版医学统计软件进行数据分析,所有数据以均数±标准差(x±s)表示,组间比较采用Student’s t检验,多个样本的组间比较用单因素方差分析,以p<0.05为差异有统计学意义。  结果:  1.视网膜铺片显示,OIR小鼠出生后第12天(postnatal day,P12)形成大片无血管区,P17形成新生血管,与ROP病变相似,提示造模成功;  2.HIF-1α表达在OIR小鼠P12、P17时表达升高,与正常对照组相比有统计学意义,而HIF-2α、HIF-3α在OIR P12及OIR P17时的表达水平与正常对照组相比无统计学差异;HIF-1α下游分子VEGF和EPO在OIR P17时表达水平升高,与正常对照组相比差异有统计学意义;  3.HIF-1α抑制剂PX-478腹腔注射后,由UHPLC-ESI-M/MS结果可知,PX-478在OIR玻璃体和视网膜均能测到,在6h时达到高峰,24h时降低,48h时几乎测不到;使用PX-478腹腔注射后,OIR小鼠视网膜局部HIF-1α蛋白表达水平明显降低,其下游分子VEGF及EPO的表达水平统一明显降低,与正常对照组相比,差异有统计学意义;  4.Transwell实验结果显示,在缺氧条件下,细胞迁移明显增加,在缺氧条件下给予PX-478干预时,细胞迁移显著下降;管腔形成实验结果可见,在缺氧条件下,管腔形成增加,管腔长度明显增长;在缺氧条件下给予PX-478干预时,细胞管腔形成明显减少,管腔长度减小,有明显破损;免疫荧光染色结果显示,在缺氧条件下PX-478处理组HIF-1α下游VEGF、EPO、VEGFR2、SDF-1、CXCR4、PDGF-b、TIE2等表达水平降低。以上差异均有统计学意义。  结论:  1.HIF信号通路参与OIR形成,其中HIF-1α在OIR造模后表达升高,对OIR的发生发展起着重要的作用;HIF-1α下游重要的促血管生成因子VEGF和EPO表达在OIR造模后也升高,提示HIF-1α可能通过调控VEGF和EPO表达调控OIR。  2.腹腔注射PX-478抑制OIR小鼠视网膜无血管区和新生血管形成,且对视网膜局部HIF-1α及其下游VEGF和EPO均有良好的抑制作用;PX-478抑制缺氧诱导的细胞迁移和管腔形成,抑制VEGF、EPO、VEGFR2、SDF-1、CXCR4、PDGF-b、TIE2等促血管生成因子的表达,可能是其抑制新生血管形成的分子机制。因而,HIF-1α可做为ROP治疗的潜在靶点。
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