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目的:最近研究表明自主神经系统主动地参与免疫应答和炎症反应过程。本研究旨在观察自主神经在角膜上皮损伤修复过程中的作用。 方法: 1.免疫荧光染色 使用Anti-酪氨酸羟化酶(TH)分别与Anti-小泡单胺转运蛋白2(VMAT2)和anti-乙酰胆碱转移酶(ChAT)进行双重免疫荧光,观察交感神经和副交感神经在小鼠角膜中的分布。Anti-β2-肾上腺素能受体(β2-AR)和anti-α7烟碱型乙酰胆碱能受体(α7nAChR)观察β2-AR和α7nAChR在角膜组织中的表达。 2.角膜创伤修复模型建立与观察 在小鼠角膜中央机械性去除2mm上皮层建立创伤模型。观察了创伤后再上皮化、细胞分裂、白细胞迁移和血小板在角巩缘血管壁募集的过程。使用交感神经化学切断剂6-羟基多巴胺(6-OHDA)、β2-肾上腺素受体(β2-AR)激动剂异丙肾上腺素和β2受体拮抗剂噻吗洛尔检测了交感神经在创伤修复中的作用。同时使用α7nAChR激动剂尼古丁和拮抗剂美加明检测了副交感神经在角膜创伤修复中的作用。 3.定量分析 Photoshop CS4分别计数Anti-Gr-1-FITC、Anti-CD41-PE和DAPI标记的白细胞、血小板和分裂细胞数目;Image-Pro Plus5.1软件测量Anti-CD31/PECAM-1标记的角膜缘血管直径。应用SPSS17.0统计学软件进行统计学分析,所有计量结果均以x±s表示。*p<0.05为显著性差异,**p<0.01为非常显著性差异。 结果: 1.交感神经与角膜创伤修复 (1)在角膜上皮层、基质层和角膜缘都存在TH阳性和VMAT2阳性神经纤维,且两种阳性神经纤维均为β-tubulin III阳性。上皮层交感神经较细小,基质层的却粗细相互交错且末梢存在球状突起,而角膜缘交感神经则紧密分布于血管周围。 (2)角膜缘淋巴管内皮、血管内皮及血管周围巨噬细胞表达许多β2-AR,其中淋巴管内皮分布较密集。 (3)角膜创伤后,完全上皮化在噻吗洛尔组需18h,切断交感神经组需24h,对照组30h,异丙肾上腺素组则超过60h,而切断后使用异丙肾上腺素组60h时可完全上皮化。 (4)分裂细胞数目与对照组相比,噻吗洛尔组在12h呈现高峰,切断交感神经组为18h,而切断后使用异丙肾上腺素组和单独使用异丙肾上腺素组却一直处于下降趋势。 (5)正常小鼠角膜基底细胞从18h开始进入角膜中央。噻吗洛尔组基底细胞提前6h进入角膜中央。切断交感神经组和对照组类似,但是前者基底细胞密度明显大于后者。异丙肾上腺素和切断交感神经后使用异丙肾上腺素组基底细胞密度则远远小于对照组。 (6)创伤后角膜缘白细胞数量在对照组呈现高峰期为18h,切断后使用异丙肾上腺素组、单独使用异丙肾上腺素组和噻吗洛尔组高峰期提前至12h,切断交感神经组白细胞数量减少。2、3和4区白细胞的变化趋势表现为:切断后使用异丙肾上腺素组、单独使用异丙肾上腺素组与正常小鼠类似,而切断交感神经组和噻吗洛尔组白细胞数量均降低。 (7)正常小鼠角膜创伤后动脉直径持续缓慢扩张。切断交感神经组动脉在创伤后12h之前和对照组无差异,而12h之后明显收缩。噻吗洛尔组在创伤后至3h急速扩张,3h至18h期间缓慢扩张并达到高峰。异丙肾上腺素组创伤后动脉扩张明显。切断后使用异丙肾上腺素组明显收缩。 (8)对照组静脉创伤后至3h跳跃式扩张,而3h之后缓慢收缩并趋于稳定。切断交感神经组静脉创伤后至6h缓慢扩张。噻吗洛尔组扩张趋势明显大于对照组。异丙肾上腺素组静脉创伤后6h之后呈缓慢扩张趋势。切断后使用异丙肾上腺素组静脉创伤后持续缓慢扩张。 (9)创伤后角膜缘血管周围血小板的聚集在切断交感神经组和对照组高峰期为18h,但前者的数量远远小于后者。噻吗洛尔组血小板数量高峰期出现在12h,而切断后使用异丙肾上腺素组和单独使用异丙肾上腺素组聚集到角膜缘血管的血小板数量均很少。 2.副交感神经与角膜创伤修复 (1)在角膜基质层和角膜缘都存在β-tubulin III阳性和ChAT阳性神经纤维,且大部分ChAT阳性神经纤维分布在角膜缘血管周围。 (2)角膜缘血管周围发现很多α7nAChR和CD301共阳性细胞。 (3)尼古丁组在18h提前完成创面的闭合过程。美加明组在30h仍然没有完全再上皮化。 (4)尼古丁组分裂细胞提前在6h和18h达到波峰期,而美加明组从创伤后分裂细胞数量很少。 (5)正常小鼠基底细胞从创伤后18h进入角膜中央。与对照组相比,角膜创伤后尼古丁组从12h开始基底细胞密度便持续增加。美加明组几乎无基底细胞。 (6)尼古丁组四个区的白细胞数目均降低,其中1区最明显。美加明组高峰期与对照组一致,但数量远远高于对照组。 (7)正常小鼠角膜创伤后动脉直径持续缓慢扩张。尼古丁组在创伤后至12h急速扩张,12h至24h期间持续缓慢扩张。美加明组动脉明显扩张。 (8)尼古丁组静脉创伤后至6h缓慢扩张,之后至12h呈收缩趋势,而12h之后缓慢扩张。而美加明组静脉创伤后持续缓慢扩张。 (9)尼古丁组血小板高峰期和对照组类似,但是其数量远远低于对照组。美加明组血小板募集的数量在创伤后急速持续增加。 结论: 1.在角膜上皮层、基质层及角膜缘存在交感神经纤维分布。角膜缘血管、淋巴管和巨噬细胞表达β2受体。交感神经系统兴奋抑制角膜上皮创伤后的修复过程:再上皮化延迟、有丝分裂数量下降、嗜中性粒细胞向创伤区迁移的加速和血小板在角巩缘血管壁募集过程的抑制。而化学性切除交感神经或使用β受体抑制剂则具有加速角膜上皮创伤后修复过程的作用:再上皮化加速、有丝分裂数量波峰提前和嗜中性粒细胞迁移过程提前。 2.在角膜基质层及角膜缘存在副交感神经纤维。角膜缘血管周围巨噬细胞表达α7nAChR。局部使用α7nAChR激动剂尼古丁可显著加速角膜上皮创伤后的修复过程:再上皮化提前、有丝分裂数量增加、嗜中性粒细胞向创伤区迁移的减慢和血小板在角巩缘血管壁募集过程的抑制。与此相反,α7受体抑制剂则显著抑制角膜上皮创伤后的修复过程:再上皮化延缓、有丝分裂数量降低、嗜中性粒细胞迁移速度加快和血小板募集数量增多。 总之,分布于角膜的自主神经纤维对角膜创伤后的修复过程和炎症反应具有显著的影响。靶向β2受体阻断剂及α7尼古丁受体激动剂对整个修复过程可以提供有益性的帮助。