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目的:青光眼是全球第二位不可逆性致盲眼病,以病理性高眼压、进行性视神经变性和视野缺损为特征。疾病的发生发展严重危害人类健康,带来沉重的社会和经济负担。因此青光眼的防治是临床工作和公共卫生领域的重点,有重大的卫生学和社会学意义。
滤过性手术是青光眼手术治疗的主要手段之一,术后滤过区瘢痕化是手术失败的最主要原因。抗代谢药物如丝裂霉素(MMC)和5-氟尿嘧啶(5-FU)等的应用大大提高了抗青光眼滤过性手术的成功率,但使用不当常导致严重的并发症,如愈合延迟、浅前房、滤过泡渗漏、低眼压性眼病、眼内炎等。这些并发症严重影响手术效果,加重了视功能的损害。遗憾的是,抗青光眼术后滤过区瘢痕形成的病因复杂,治疗手段不尽人意,是当前青光眼研究的难题。面对这一项挑战,我们迫切需要寻找新型安全有效的抗青光眼术后滤过区瘢痕化的药物,同时制定相应的治疗策略和思维,为解决这一难题带来契机。
吡非尼酮是一种新型的广谱抗纤维化药物,其高效的抗纤维化效应以及安全性已经在动物研究以及临床试验中得到验证。这些实验同时表明,该药物的作用机制包括抑制转化生长因子β(TGF-β)、血小板源性生长因子(PDGF)以及肿瘤坏死因子α(TNF—α)等细胞因子的生成,而这些因子恰恰是抗青光眼术后滤过区瘢痕化发生发展过程中重要的细胞信号通路机制。
基于这些考虑,本研究通过观察吡非尼酮对体外培养人Tenons囊成纤维细胞(HTFs)增殖的效应,同时探讨其可能的细胞信号通路机制,为下一步吡非尼酮应用抗青光眼术后滤过区瘢痕化的实验研究提供重要的理论依据。
方法:
1、HTFs的体外培养和鉴定:取正常供体新鲜的Tenons囊组织,采用组织块培养法,进行成纤维细胞的体外培养,并利用光镜、HE染色、免疫组化法观察鉴定;
2、MTT法检测不同浓度(0、0.01、0.1、0.2、0.3、0.5、1mg/ml)吡非尼酮作用不同时间(0、12、24、48、72h)后,HTFs的A值变化,初步确定吡非尼酮的起始作用浓度和最适作用浓度以及最适作用时间;
3、应用MTT法和流式细胞仪进一步确定吡非尼酮的起始作用浓度和最适作用浓度;
4、采用划痕法检测HTFs的迁移能力;
5、通过台盼蓝染色法鉴定吡非尼酮对HTFs增殖的抑制作用是否由药物的细胞毒性引起;
6、通过激光共聚焦显微镜对吡非尼酮作用后TGF—β1、TGF—β2、TGF—β3蛋白表达进行定位观察;Western—blot法检测吡非尼酮作用后TGF—β1、TGF—β2、TGF—β3蛋自表达的变化;应用RT—PCR法检测吡非尼酮作用后TGF—β1、TGF—β2、TGF—β3及Smad3、Ⅰ型胶原、基质金属蛋白酶(MMP2)基因表达的变化,探讨吡非尼酮抑制HTFs增殖的可能机制。
结果:
1、体外成功培养正常HTFs,细胞长梭形,胞浆丰富,胞核大,生长能力强,呈漩涡状或羽毛状生长;HTFs波形蛋白染色阳性、角蛋白染色阴性,证实所培养的细胞为成纤维细胞,而非上皮细胞;
2、不同浓度(0、0.01、0.1、0.2、0.3、0.5、1mg/ml)吡非尼酮作用于HTFs不同时间(0、12、24、48、72h)后,空白对照组细胞胞浆丰富,细胞生长能力强,当吡非尼酮浓度达到0.3mg/ml以上、时间达到24h后,吡非尼酮作用组细胞生长受到抑制,形态细长、密度低、不规则形生长,从形态学上证实吡非尼酮抑制HTFs增殖;应用MTT法检测不同浓度(0、0.01、0.1、0.2、0.3、0.5、1mg/ml)吡非尼酮作用于HTFs不同时间(0、12、24、48、72h)后HTFs的A值,初步证实0.2mg/ml和0.3mg/ml可能为吡非尼酮抑制HTFs增殖的起始作用浓度和最适作用浓度,24h为最适作用时间;我们再次通过MTT法检测0、0.15、0.2、0.25、0.3mg/ml吡非尼酮作用于HTFs(24h)后细胞的A值,最终证实吡非尼酮抑制HTFs增殖的起始作用浓度和最适作用浓度分别为0.15mg/ml和0.3mg/ml;
3、利用流式细胞仪检测0、0.15、0.2、0.25、0.3mg/ml吡非尼酮作用24h后HTFs的细胞周期,结果显示0.15mg/ml吡非尼酮能将HTFs阻滞在G1期,这种阻滞作用呈浓度依赖性。流式细胞仪检测结果进一步证实吡非尼酮抑制HTFs增殖的起始作用浓度和最适作用浓度分别为0.15mg/ml和0.3mg/ml;
4、划痕法检测不同浓度(0、0.15、0.3mg/ml)吡非尼酮作用24h后对HTFs迁移能力的影响,结果显示吡非尼酮作用后HTFs的迁移能力受到抑制;
5、台盼蓝染色法检测不同浓度(0、0.15、0.3、1mg/ml)吡非尼酮作用24h后HTFs的活细胞率,结果发现吡非尼酮作用组活细胞率和对照组比较均无统计学差异,当药物浓度达到1mg/ml时仍未观察到药物的毒性作用;
6、激光共聚焦显微镜观察发现TGF—β1、TGF—β2、TGF—β3蛋白主要在HTFs的细胞质中表达,吡非尼酮对这三种蛋白的表达均有抑制作用;Western—blot检测结果显示:吡非尼酮作用后,TGF—β1、2、3蛋白表达均受到抑制;RT—PCR检测吡非尼酮作用后,TGF—β1、2、β3及其下游因子Smad3、Ⅰ型胶原、基质金属蛋白酶(MMP2)基因表达均减少。
结论:
1、吡非尼酮对体外培养HTFs的增殖有明显抑制作用,这种抑制作用呈浓度依赖关系;0.15mg/ml和0.3mg/ml分别为吡非尼酮抑制HTFs增殖的起始作用浓度和最适作用浓度,24h为最适作用时间;
2、吡非尼酮具有将HTFs阻滞在G1期作用,这种阻滞作用呈浓度依赖性;
3、在作用浓度范围内(0~1mg/ml),吡非尼酮抑制HTFs增殖作用和药物的细胞毒性无关;
4、吡非尼酮抑制HTFs增殖的机制可能是:吡非尼酮通过抑制HTFs中TGF—β1、2、3蛋白和基因的表达,进而抑制TGF—β下游通路(Smad通路),影响Ⅰ型胶原等的合成;这些生长因子、胶原表达的减少可能是HTFs的增殖和迁移受到抑制的直接原因。