TGFβ/SMAD在早产儿视网膜病变血管发育延迟及神经细胞损伤中的研究

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目的:  早产儿视网膜病变(Retinopathy of prematurity,ROP)是发生在早产儿和低出生体重儿的视网膜血管增生性疾病。国内研究显示:在出生体重(Birth weight,BW)小于20009的早产儿中,ROP的发病率为11.8%;BW为1500-1999g的早产儿,发病率为5.9%;BW为1000-1499g的早产儿,发病率为23.6%;BW小于10009的早产儿,发病率为60.0%。ROP的高危因素有机械通气、氧疗、输血等。既往研究着重于视网膜浅层血管病变,包括一期的发育停滞和二期的异常新生。然而深层血管和视网膜神经细胞得到的关注少,却与预后密切相关。  ROP患儿视功能损伤的发生率高于同胎龄未患病的早产儿,且损伤在血管病变消失后仍存在。与视功能密切相关的因素之一是视网膜神经细胞的功能。ROP患儿损伤最显著的神经细胞是视杆细胞。视杆细胞是感光细胞的一种,主导暗视野的视觉功能,是全身耗氧量最高的细胞之一,对高氧、低氧等刺激敏感,易发生氧化应激损伤。哈佛大学Fulton教授团队在人捐献视网膜标本中发现视杆细胞的标志蛋白视紫红质(Rhodopsin,Rho)在孕25周后开始表达,提示视杆细胞在孕25周后开始发育,因而易受早产影响;且ROP患儿视功能检查一一视网膜电图(Electroretinogram,ERG)提示视杆细胞功能障碍,主要表现为a波异常。然而既往研究对ROP中视杆细胞损伤机制的关注少。从血供的角度探究发现,视杆细胞的血供来自视网膜深层血管和脉络膜血管,并且深层血管被报道在ROP中发生了损伤;此外,转化生长因子(Transforming growth factorβ1,TGFβ1)对深层血管的发育至关重要,其敲除动物出现了深层血管发育障碍,并且在ROP患者和动物模型即氧诱导的视网膜病变(Oxygen-induced retinopathy,OIR)模型中均出现了表达量变化,但是否参与ROP发生发展及机制不明。  据此提出假设:TGFβ1在OIR中出现表达变化,参与了深层血管生成障碍,参与导致了视杆细胞发育障碍。研究旨在探索深层血管在新生大鼠OIR模型中的损伤情况,视杆细胞的发育障碍和深层血管损伤的参与机制,找寻TGFpi相关信号通路在其中发挥的作用,为临床防治ROP及早期干预提供新思路和新方向。  方法:  一.应用Isolectin B4染色,探索正常大鼠生后第八天(Day8,D8),DlO,D12,D14,D16,D18的视网膜各层血管发育情况。  二.建立新生大鼠OIR模型,应用免疫组化(Immunohistochemistry,IHC)比较OIR组和对照组D2,D4,D6,D8,D10,D12,D14,D16,D18的视网膜TGFβ1的表达量和分布差异;应用蛋白印迹实验(Western-blotting)比较两组在血管发育关键时间点D14,D18的pSMAD2/3表达量。  三.应用TGFβ1/SMAD2/3信号通路抑制剂LY364947,建立四组动物模型,OIR组,OIR+LY364947组,常氧组,常氧+LY364947组。应用Isolectin B4染色比较各层血管发育情况;Western-blotting探索血管标志性蛋白CD31,杆状细胞标志性蛋白Rho的表达量;电子显微镜探究D14视网膜深层血管的发育情况,周细胞形态,视杆细胞及相关突触形态。  结果:  一.生理状态下新生大鼠视网膜深层血管的发育时间窗是D10-D14。  二.OIR组TGFpi先高表达、后低表达:低表达时间窗是D10-D18,包含了深层血管发育的时间窗(DlO-D14),且在深层血管所在的视网膜外网层(Outer plexus layer,OPL)表达缺失。  三.在D14,OIR和OIR+LY364947组的CD31、Rho表达量均低于常氧和常氧+LY364947组,且抑制剂进一步降低表达量。在边缘部视网膜,OIR和OIR+LY364947组未见深层血管,而其他两组可见;常氧+LY364947组中,深层血管的周细胞发育障碍。在OIR和OIR+LY364947组,视杆细胞数目减少,胞核增大,核周纤维组织增多,抑制剂加重上述表型;且未见突触三联体,而常氧组可见,但在常氧+LY364947组三联体结构异常。  结论:  本研究阐明TGFβ1/SMAD2/3信号通路障碍参与了视网膜深层血管发育延迟,参与导致视杆细胞和相关突触发育障碍。提示干预该信号通路可能为防治深层血管发育延迟和视杆细胞发育障碍提供新思路,为ROP中神经、血管损伤的防治提供新方向。
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