NF-κB活性抑制肽对大鼠视网膜缺血再灌注损伤的保护机制研究

来源 :第二军医大学 中国人民解放军海军军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bohaiyifan
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视网膜缺血再灌注损伤(retinal ischemical reperfusion injury,RI-RI)在眼科应该是相对容易遇到的,它的整个过程就是一种复杂的病理过程以及生理过程,发现在眼科临床上有许许多多的疾病与它相关联:糖尿病、炎症性的病变、动脉、静脉通透性改变、毛细血管的结构异常、眼内压力的增高、还有就是关于视网膜血流量变化的手术,这些都是可以造成视网膜缺血状态。然而在血液再通之后,再次观察到视网膜的视功能不仅不会恢复,相反的是出现视网膜功能障碍的情况,更加明显地造成的是视网膜功能的损伤尤为严重。因为引起视网膜损伤的发病原因诸多、非常的复杂,患病的人数也是非常多,临床上对视功能的影响又比较严重,因而受到大家更加的重视。针对这种情况的研究从临床到基础也逐渐多了起来,关于视网膜缺血再灌注损伤的发病机制研究,目前主要有:氧自由基学说、一氧化氮学说、钙通道学说、兴奋性氨基酸学说、细胞凋亡学说、炎症反应学说等等,但其发生机制到目前为止还没有明确的定论。  如何从分子生物学的角度来探讨视网膜缺血再灌注损伤的发病机制及治疗对策?这里不得不提到一个非常重要的细胞因子NF-κB。NF-κB最早是在1986年,Sen和Baltimore两个人通过实验的研究中发现,就是在B淋巴细胞核的抽提物中经过检测后提取发现,提取的免疫性球蛋白即是:在(Ig)k轻链基因的增强子上的一段10bP的核苷酸序列,并能与其产生比较特异性的结合,因此称之为核因子-κB(nuclear factor-Kappa B,NF-κB)。有学者研究发现,NF-κB是一种具有多种功能的核转录因子,生物学活性也是相当的广泛,不仅激活后可以用来促进免疫基因的表达,还可以影响许多种炎症细胞因子的转录。因此NF-κB在眼科临床一些疾病的发生、发展中担当着十分关键的角色。  经过研究发现SN50确实是一种多肽物质,而这种多肽物质的构成是26个氨基酸残基,在其中存在有穿膜序列,以及p50核定位的特殊序列,这些氨基酸具有可以运动达到穿过细胞膜的能力,同时还具有可以特异性地挡住NF-κB运动的能力,使其不能够从细胞的胞浆移动至细胞的胞核内部,在看来起到了明显的抑制及阻碍的作用,从而影响到NF-κB其中的DNA所具有的能够与其他物质相结合的能力。经过检索国内外的文献资料,还没有看到SN50在实际眼科临床上使用的文章。根据SN50这种多肽物质所具有的能力,也就是其可以控制NF-κB移动的能力以及调动NF-κB的活性的能力,基于以上的理论支撑就可以猜想是否SN50能够确实有效的抑制NF-κB,使其所诱导的下游基因无法进行正确的表达,由此可以想象SN50在临床上治疗眼部疾病中应该有非常大的优势。  对于视网膜缺血再灌注损伤的机制研究从开始到现在没有停止过,考虑到损伤机制是由许许多多种不同的因素所致,因而可以从不同的角度进行分析和研究,目前国内及国外都还未见NF-κB及其活性抑制肽SN50对RI-RI影响的在体的实验研究。  研究目的:  主要是探讨视网膜缺血再灌注损伤在形成的过程中,可能存在的病因机制,要为临床治疗提供理论依据及治疗方法,临床上所发生的视网膜缺血再灌注损伤就是一些如视网膜的中央动脉阻塞、视网膜的中央静脉阻塞、急性闭角型青光眼、糖尿病性视网膜病变和未成熟的视网膜病变等等,这些临床疾病有着共同的病理变化,视网膜缺血再灌注损伤将会加剧视网膜的视觉功能受到伤害。  当前由于RI-RI的发生机制还没有一个确切的定论,我们的研究先是在体外建立模拟体内缺血缺氧情况相对理想的模型,通过了解NF-κB及其活性抑制物SN50的作用,进一步建立动物视网膜缺血再灌注损伤的模型,研究NF-κB在该模型中的表达情况,并且使用SN50处理动物模型,阻止视网膜缺血再灌注损伤进一步严重,为了转化为临床上的实际应用,也就是为控制RI-RI病情的发展提供依据、铺设道路。  研究方法:  实验总共分为两大部分:第一大部分是体外实验,收取大鼠肺泡巨噬细胞,并制备巨噬细胞氧糖剥夺模型,观察大鼠肺泡巨噬细胞图样,描绘细胞的存活率及总的NF-κB表达情况;然后对巨噬细胞进行原代培养,并用SN50处理模型细胞,观察SN50处理后TNF-α表达及细胞存活的情况。  第二大部分是在体实验,选取SD大鼠18只,体重(220±20)g,雄性,所有的大鼠都生活在标准的普通级环境中,对其进行精心细致的喂养。在进行任意的抽签分组:大鼠角膜损伤组(CI)有9只、大鼠缺血再灌注组(IR)有9只。建立大鼠眼部缺血再灌注损伤的模型,进行视网膜的取材及处理;观察眼部的病理变化;NF-κB的表达及TNF-α的表达情况;同上分组,建立大鼠眼部缺血再灌注损伤的模型,给予大鼠模型眼部玻璃体腔注射1μl的SN50,其浓度为50μM。观察大鼠的眼部病理变化,NF-κB的表达及TNF-α表达的情况,总结所有观察的指标和数据,并用图表表示,同时进行相关的统计学分析。  研究结果:  通过本次研究结果显示:  1、大鼠肺泡巨噬细胞用于氧糖剥夺实验应在细胞孵育至少2h后开展。  2、细胞在氧糖剥夺培养2h后,存活率为75±4%;在12h后,细胞存活率为52±8%,大鼠肺泡巨噬细胞在氧糖剥夺条件下培养12h可以开展进一步实验。  3、与正常培养条件相比较,巨噬细胞在氧糖剥夺条件下,NF-κB的表达相对较高(p<0.01)。  4、氧糖剥夺模型培养0.5h、2h后TNF-α表达逐渐升高;培养12h后,TNF-α表达有明显的增高。在氧糖剥夺条件下,经过SN50处理后,TNF-α的表达上调幅度变小。  5、经过SN50处理后,与氧糖剥夺培养相比较,2h、12h的细胞存活率明细上升,细胞存活率分别为90±7%和84±7%。  6、本实验成功建立了大鼠在前房高眼压情况下的视网膜缺血再灌注损伤的实验模型。  7、从对照组可观察到视网膜的全层正常构造,没有看到任何的病理变化。在IR组的大鼠通过视网膜缺血再灌注6h之后,病理检查可以清楚的看到大鼠的视网膜,整个视网膜出现轻微的肿胀伴有轻度的水肿,而在视网膜的内丛状层以及神经纤维层,这些结构可以观察到水肿有一些明确的加剧。但是观察视网膜的整个结构相对完好,可以看到非常少的空泡变性。在大鼠视网膜缺血再灌注24h之后,取材后发现大鼠视网膜的全层有着比较明显的水肿,内丛状层、外丛状层、神经纤维层水肿尤为明显,大部分的空泡变性发生在神经节细胞纤维层,视网膜的感光细胞的整个细胞构造出现紊乱,层次不清,在视网膜的内核层以及外核层还会看到肿胀及水肿,也还能看到一部分的空泡变性,从而导致一些细胞的细胞核发生一系列的病理改变,出现细胞核的固缩、细胞核的溶解、最终导致整个细胞核的崩塌坏死。在大鼠视网膜缺血再灌注72h之后,可以看到视网膜的各种损伤还在进一步扩大加重,看到视网膜的全层结构都出现明显的肿胀及水肿,还有在视网膜的内核层及神经节细胞层又发生了比较明显的空泡变性,甚至还有更严重的是,一些视网膜的内核层细胞结构完全不清,呈现出坏死的状态,也就是视网膜的所有各层结构都出现无序及紊乱的征象。  8、可以在视网膜缺血再灌注6h之后看到NF-κB的有所阳性表达,并且NF-κB的阳性表达一般都集中在视网膜的神经节细胞层,还有在视网膜的内核层细胞,还能看到NF-κB的这种阳性表达是在24h的时候最为明显,而在时间过了72h之后,那些NF-κB的阳性表达就会随着时间慢慢地变得不清晰。  9、经过SN50注射处理后,与未注射SN50组比较,72h内大鼠视网膜结构清晰,可见轻度水肿,未见明显空泡变性和坏死。  10、SN50处理后大鼠视网膜TNF-α基因表达明显减少(p<0.01)。  研究结论:  在体外进行培养细胞,制作出缺血及缺氧的理想模型十分关键。它好处在于能够掌控外界的环境因素、可以反复制作培养,并且能够抗感染,不受人体内的各种因素影响的优点,并且可以直观的了解缺血缺氧后各种培养细胞的功能变化及其调控机制。细胞氧糖剥夺模型中,细胞的NF-κB表达快速上调(0.5h就出现表达上调),细胞存活率下降,12h后细胞存活率只有约一半。因此,推测在氧糖剥夺条件下,细胞凋亡或者死亡与巨噬细胞NF-κB表达迅速上调有关。氧糖剥夺培养0.5h、2h后TNF-α表达逐渐升高;培养12h后,TNF-α表达有明显的增高。在氧糖剥夺条件下,经过SN50处理后,TNF-α的表达上调幅度较小。两者之间比较有统计学差异(p<0.01)。说明SN50可以有效地阻止TNF-α的表达。  NF-κB与炎症因子TNF-α的关系密切。采用大鼠的RI-RI实验模型,经过研究后发现,NF-κB激活后,炎症因子TNF-α表达上调,也发现了NF-κB与炎症因子TNF-α之间存在着一种联系,也就是NF-κB会影响到TNF-α的阳性表达。由此得出,考虑到NF-κB如果被激活,那么炎症因子TNF-α的表达就会上调,推测出两者很可能是一种相互调整、相互控制以及互相制约的关系。SN50是一种可以穿过细胞膜的NF-κB活性抑制肽,目前使用研究没有明显的细胞毒性,可以用于高效的阻断NF-κB介导的细胞信号传导通路,切断TNF-α——NF-κB——TNF-α恶性循环,抑制视网膜组织细胞凋亡或者死亡。该研究分析探讨了视网膜缺血再灌注损伤的可能发生机制,为临床上干预和控制缺血再灌注损伤提供新的思路和方法。
其他文献
目的:  脑损伤后,活性氧自由基增加,自由基蓄积过多,超过体内清除能力,直接攻击、损伤正常的神经元,或介导线粒体、炎性反应等途径间接导致细胞凋亡。近年研究发现,APOE基因多态性
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