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本研究分为两部分。
第一部分 高度近视易感基因PDE4B在正常豚鼠屈光发育及形觉剥夺豚鼠近视进展中的作用
目的:本课题组前期GWAS(Genome-wide Association Studies)研究发现,并在两个独立高度近视人群样本验证PDE4B基因与高度近视相关。本研究将应用近视动物模型,研究PDE4B在豚鼠正常屈光发育以及形觉剥夺性近视(form-deprived myopia,FDM)发生发展中的作用及其可能的机制。
方法:将182只豚鼠随机分为正常组和形觉剥夺组。免疫荧光实验观察PDE4B在豚鼠眼部的表达情况。应用放射免疫法检测形觉剥夺性近视及近视恢复豚鼠视网膜、巩膜cAMP水平。对正常和形觉剥夺豚鼠行球旁注射PDE4抑制剂rolipram,检测实验前后屈光度和眼轴参数。实验结束后在电镜下观察豚鼠巩膜胶原纤维的变化情况。
结果:PDE4B在豚鼠视网膜和巩膜均有表达,形觉剥夺性近视眼巩膜中PDE4B的表达量较对侧眼降低,在PDE4家族的其他成员(PDE4A,C,D)中并没有观察到这一现象。形觉剥夺2周后,实验眼巩膜中cAMP含量较对侧眼和正常组显著升高(p=0.004,p=0.027)。恢复2天后,实验眼巩膜cAMP水平明显下降(p=0.024),与对侧眼相比无显著差异。实验眼视网膜中cAMP含量与对侧眼和正常组比较无显著差异。球旁注射PDE4抑制剂rolipram抑制PDE4B表达,并诱导正常豚鼠实验眼近视形成(p<0.001)并伴有玻璃体腔深度及眼轴长度的相应延长。FDM豚鼠实验眼给予球旁注射rolipram4周后,近视形成量较单纯形觉剥夺诱导形成量明显增加(p<0.001),同时玻璃体腔深度和眼轴长度的相应延长。在给予形觉剥夺和rolipram注射的实验眼中,还观察到巩膜胶原纤维直径变细的现象。
结论:近视发生时,巩膜中PDE4B表达下降,cAMP水平升高。PDE4抑制剂rolipram可以诱导正常豚鼠近视形成,增加形觉剥夺豚鼠近视形成量,并伴有巩膜胶原纤维直径变细。PDE4B可能通过cAMP调控巩膜胶原合成促进近视的发展。
第二部分 调节cAMP水平对正常豚鼠屈光发育及形觉剥夺豚鼠近视进展的影响
目的:以局部给予药物的方法升高或降低眼部cAMP水平,研究cAMP对豚鼠正常屈光发育以及形觉剥夺性近视发生发展的调控作用。
方法:将186只豚鼠随机分为正常组和形觉剥夺组。每组均包括以下亚组,即无注射组、溶剂注射组及不同药物注射组。实验眼球旁注射溶剂或者cAMP类似物(db-cAMP)/AC激活剂(forskolin)/AC抑制剂(SQ22536)100μl,连续注射4周,对侧眼不做处理。于实验前、给药2周及实验结束时检测屈光度及眼轴参数的变化。
结果:注射cAMP类似物(db-cAMP)/AC激活剂(forskolin)升高眼部cAMP水平均能促进正常组豚鼠实验眼近视的形成(p<0.001),并伴有玻璃体腔及眼轴的相应延长,而对形觉剥夺性近视豚鼠的屈光及眼轴参数没有明显的影响;相反,给予AC抑制剂SQ22536降低cAMP水平对正常豚鼠的屈光及眼轴参数没有明显的影响,但却能在一定程度上抑制形觉剥夺豚鼠近视的发展和玻璃体腔及眼轴的延长(p<0.001)。
结论:球旁注射cAMP类似物db-cAMP/AC激活剂forskolin升高cAMP水平可以诱导正常豚鼠近视形成及玻璃体腔和眼轴延长,但不影响FDM豚鼠近视进展。球旁注射AC抑制剂SQ22536降低cAMP水平可以显著抑制形觉剥夺性近视的形成及玻璃体腔和眼轴延长,但对正常豚鼠屈光无明显影响。cAMP参与了正常屈光发育以及形觉剥夺性近视过程中屈光及眼球生长的调控。cAMP可能通过影响巩膜胶原促进近视的发展。