豚鼠离焦性近视眼巩膜Ⅰ型胶原、整合素α2、β1的表达及bFGF对近视形成的抑制作用

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiujiejushi
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目的:  近年来,随着青少年近视眼发病率的不断升高,近视眼的预防和治疗治引起了全世界广泛的关注。动物实验性近视眼模型的建立,为近视眼的研究提供了有效的手段。用凹透镜模拟的视环境的改变可以短期内造成动物眼轴伸长,近视屈光度增加,建立光学离焦性近视眼模型,这种离焦性近视眼模型与人类近视眼的发病更加相似。研究表明,眼轴的伸长是巩膜组织的异常重塑的结果,因此,重视对实验性近视眼巩膜组织的研究,并找到有效的抑制细胞外基质异常重塑的手段,是近视眼防治切实可行的方向。Ⅰ型胶原是巩膜组织的最主要成分,以往对其研究多集中在合成和降解的改变,而另一种和胶原密切相关的基质成分——胶原结合整合素受体的研究少有报道。本实验建立豚鼠离焦性近视眼模型,检测整合素在巩膜的表达及在近视眼是否存在差异,并观察球周注射碱性成纤维细胞生长因子对近视形成的影响,探讨近视眼巩膜重塑的发病机制及防治手段。  方法:  实验一:  建立凹透镜诱导的豚鼠离焦性近视眼模型,观察视环境的改变即离焦与近视形成后的短期恢复对豚鼠屈光状态、眼轴长度的影响,以及巩膜组织形态学改变。  40只3周龄豚鼠,双眼屈光检查无近视状态,无明显屈光参差。随机分组:①光学离焦组:16只,右眼戴-7D镜片,为离焦组实验眼(16眼),戴镜14天;左眼不戴镜,自身对照眼(16眼)。②离焦后恢复组:16只,右眼为实验眼(16眼),戴镜14天后,去除右眼镜片,自然视环境下饲养2天;左眼为自身对照眼(16眼)。③空白对照组:8只正常豚鼠,共16眼,不做任何处理,和实验组同周龄。  实验开始前双眼滴1%托吡卡胺滴眼液,待睫状肌麻痹后,行带状光检影验光。验光结束后,眼表面麻醉,使用A超仪测量双眼眼轴长度,测量从角膜顶点到眼球后极部玻璃体视网膜界面的距离。  PMMA镜片放于自制黏贴式尼龙扣中,粘贴于离焦组豚鼠右眼眼前。室内地面无限制饲养,光照周期约为14h/10h。14天后戴镜豚鼠右眼去除镜片,再次测量屈光度和眼轴长度,离焦组和空白对照组豚鼠处死,取材。恢复组去除镜片后,自然环境下饲养2天,第三次测量屈光度和眼轴长度,测量结束处死,取材。角膜缘后2mm处分割巩膜,取后部巩膜为检测对象。每组中处理因素相同的眼球,随机抽取2眼用于电镜标本制作,浸泡于2.5%戊二醛中固定;随机抽取2眼用于胶原特殊染色;6眼于眼球专用固定液中固定24小时,用于免疫组化染色;6眼迅速置于液氮罐中,用于逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)的检测。  实验二:  第一部分实验中各组动物于设定实验时间处死,每组随机抽取6份巩膜样本行RT-PCR法检测各实验组后部巩膜中Ⅰ型胶原α1(1)链、整合素α2、β1及ILK的mRNA水平表达,6份用于免疫组化染色,检测整合素α2、β1及ILK在巩膜的定位及蛋白水平的表达。  实验三:  应用球周注射的方法,观察bFGF对豚鼠离焦性近视形成的抑制作用。42只3周龄三色豚鼠,随机分为4组:A:正常对照组,6只,12眼,与各实验组年龄匹配的正常豚鼠。B:光学离焦组,12只,右眼戴-7D镜片。C:光学离焦+PBS组,12只,右眼戴-7D镜片+隔日一次PBS球周注射。D:光学离焦+bFGF组,12只,右眼戴-7D镜片+隔日bFGF球周注射。实验时间为14天。  于实验开始前和结束时睫状肌麻痹后行带状光检影验光,A超仪测量双眼眼轴长度。  将rhbFGF溶于PBS缓冲液中,浓度为100ng/ml。C、D组豚鼠从右眼离焦的当天开始,隔日同一时段,氯胺酮75mg/Kg股部注射轻度麻醉后,分别球周注射bFGF和PBS缓冲液50μl。  实验结束后处死动物,小心剥离后部巩膜,每组随机各取6份用于RT-PCR检测Ⅰ型胶原α1链、整合素α2、整合素β1的mRNA水平表达。6份用于WesternBlot法检测蛋白表达。  统计学分析:  采用SPSS13.0统计软件包进行统计学分析:组间差异用one wayANOVA检验,两两比较采用LSD法检验;左右眼差异应用配对T检验比较。所有数据用((x)±s)表示,P<0.05为差异有统计学意义。  结果:  实验一:  实验前3周龄豚鼠屈光度约为+3.00D远视,眼轴约7.3mm,各组间、组内双眼间屈光度、眼轴长度差异无统计学意义(P>0.05)。  用-7D凹透镜经14天光学离焦可以造成豚鼠近视眼。实验眼呈中度近视状态,屈光度为-3.33±0.16D,与组内对照眼、空白对照眼比较,差异有显著性(P<0.01)。离焦恢复组的实验眼在离焦恢复2天后屈光度为-2.48±0.19D,与恢复当天比较,屈光度减少,差异有显著性(P<0.01)。  14天后,离焦组和恢复组的实验眼眼轴伸长,与各自对照眼比较,差异有显著性(P<0.01)。离焦恢复组的实验眼去除镜片后在正常视环境下2天,与去除离焦时(14d)眼轴比较无变化(P>0.05)。  巩膜形态学观察见离焦性近视眼豚鼠后部巩膜胶原纤维排列紊乱,巩膜变薄。电镜下胶原纤维密度减少,小直径胶原纤维增多,成纤维细胞形态不规则。  苦味酸-天狼猩红胶原染色显示Ⅰ型胶原主要分布于后极部,实验眼Ⅰ型胶原纤维密度减少,排列紊乱。  实验二:  免疫组织化学染色可见,豚鼠巩膜组织可见整合素β1、整合素α2和ILK的蛋白表达,于扁长形或梭形的成纤维细胞胞核周围,不规则的棕黄色着色。整合素β1、整合素α2和ILK在离焦组和恢复组的实验眼巩膜表达均减弱,与对照眼和正常眼比较差异有统计学意义(P<0.05)。离焦恢复2天整合素β1、整合素α2和ILK蛋白表达较离焦组无差异。  Ⅰ型胶原α1(1)链、整合素β1、整合素α2和ILK在离焦组和恢复组的实验眼的mRNA水平表达下降,与自身对照眼比较差异有显著统计学意义(P<0.01)经过2天的恢复,可见整合素Ⅰ型胶原α1(1)链、整合素β1、整合素α2和ILKmRNA水平表达比离焦组实验眼有增加,差异有统计学意义(P<0.05)。  实验三:  14天后,光学离焦组、光学离焦+PBS组、光学离焦+bFGF组豚鼠均出现单眼近视,PBS注射组的实验眼屈光度为-3.27±0.16D,眼轴长度为8.00±0.02mm,光学离焦组屈光度为-3.48±0.15D,眼轴长度为8.04±0.03mm,两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。bFGF球周注射组的近视屈光度为-1.46±0.11D,眼轴长度为7.71±0.02mm,和光学离焦组、PBS注射组比较,差异有显著统计学意义(P<0.01)。bFGF组的Ⅰ型胶原、整合素α2、整合素β1的mRNA和蛋白水平表达较光学离焦组、PBS注射组增加,差异有统计学意义(P<0.05)。  结论:  1、3周龄的豚鼠用-7D的凹透镜离焦14天可成功诱导出实验性轴性近视,实验眼的后极部巩膜变薄,胶原纤维排列紊乱,间隙变大,小直经纤维增多以及成纤维细胞的形态异常,表明实验性近视眼的形成是巩膜异常重塑的过程。  2、离焦诱导近视眼形成后去除镜片、经过2天的恢复,近视度数下降,进一步证实短期视环境改变即可引起屈光度变化,但眼轴长度没有改变,巩膜重塑导致的眼轴伸长短期内不能恢复。  3、豚鼠巩膜Ⅰ型胶原主要分布于后极部,Ⅰ型胶原的改变是近视眼巩膜重塑的重要因素。  4、豚鼠离焦性近视眼巩膜内整合素β1、整合素α2、ILKmRNA和蛋白表达水平下降,参与实验性近视眼巩膜重塑过程。去除离焦恢复2天后,巩膜内整合素β1、整合素α2、ILKmRNA水平表达回升,表明巩膜内整合素β1、整合素α2、ILK是巩膜重塑过程的早期调节因子。  5、外源性bFGF能够上调豚鼠实验性近视眼后部巩膜Ⅰ型胶原、整合素β1、α2表达,抑制豚鼠离焦性近视眼巩膜异常重塑,控制眼轴的伸长。  6、球周注射bFGF可以有效作用于豚鼠后部巩膜,抑制实验性近视眼的形成,证实巩膜是外源性bFGF作用的重要靶点。
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