聚乙二醇对视神经损伤后视网膜神经节细胞的保护作用

论文摘要

视神经损伤后,由于轴突逆行性退变，细胞膜和轴膜破裂，钙离子大量内流、氧化应激损伤、线粒体代谢功能紊乱、能量耗尽、活性酶丢失和炎症的发生，导致视网膜神经节细胞（节细胞）在轴突损伤后两周内大量死亡。抑制节细胞的死亡和减轻继发性损伤是视神经损伤后修复的重要的方面。视神经损伤后节细胞的存活是轴突再生的基础，促进节细胞在轴突损伤后的存活是神经修复研究的重要环节。抗氧化剂和离子通道阻断剂和炎症抑制剂等在视神经损伤后均能促进节细胞的存活。聚乙二醇（polyethyleneglycol,PEG）是无毒的亲水性高分子聚合物，可使细胞膜的脂类双分子层发生重组，促使细胞膜融合形成细胞块或多核细胞，从而修复损伤的细胞膜。PEG作为无毒性膜修复剂的优点，被广泛应用于神经修复的研究。George等通过全身或局部应用PEG于蚯蚓巨大神经纤维损伤处，发现PEG部分轴突穿越损伤区到达远侧段内并恢复一定的功能。有较多研究应用PEG修复脊髓损伤，发现PEG能修复破裂的生物膜，抑制细胞器线粒体膜的通透性转换和减少氧化应急损伤从而修复损伤的脊髓。Koob等还发现PEG能够减轻由大脑外伤性轴索损伤造成的β淀粉样前体蛋白（APP）的积聚。然而，PEG局部敷贴应用和静脉注射全身性给药的途径不同，是否会对中枢神经损伤后的保护作用产生显著影响，目前尚无确切的比较研究。尤其是未见PEG对视神经损伤后节细胞的保护作用的研究报道。本研究探讨局部与全身性不同给药途径的PEG，对视神经横断后节细胞保护作用的特异影响，以及PEG神经保护作用的机制，期望为PEG的临床应用提供新的基础研究的理论支持。本研究在完全切断成年大鼠单侧视神经后，在损伤视神经眶侧断端留置浸有PEG溶液的明胶海绵，或经尾静脉注射PEG溶液，比较术后不同存活时间两种不同给药途径PEG对损伤节细胞存活的影响。实验第一部分：比较局部和全身给药的PEG对成年大鼠视神经切断后节细胞存活的影响。72只成年SD大鼠左眼球后1.5mm处横断视神经，眶侧断端留置浸有荧光金的明胶海绵以逆行标记存活的节细胞。术后立即尾静脉注射1ml30%PEG（尾静脉注射PEG组）或等体积生理盐水（尾静脉注射盐水对照组），或在视神经眶侧断端留置浸有50%PEG（局部PEG组）或生理盐水（局部盐水对照组）的明胶海绵。四组动物（每组n=18）分别存活2d、7d或14d（每时间点n=6）后处死，取术侧视网膜，平铺计数存活节细胞并计算出节细胞密度。术后7d尾静脉注射PEG组存活节细胞平均密度（1121.4286±42.69/mm2）显著高于尾静脉注射盐水对照组（846.6667±58.19/mm2；P<0.05），而2d和14d时间点两组节细胞密度间无显著性差异（P>0.05）；局部PEG组节细胞密度在各时间点与局部盐水对照组相比均无显著性差异（P>0.05）；在7d点，尾静脉注射PEG组节细胞密度显著高于局部PEG组（774.43±50.49/mm2；P<0.05）。提示PEG能在视神经切断后一定时间内延缓节细胞死亡，且这种神经保护作用有赖于PEG的给药途径。实验第二部分：探讨PEG对视神经损伤后节细胞保护作用的机制。24只成年大鼠左眼球后1.5mm处横断视神经，术后立即尾静脉注射1ml30%PEG或等体积生理盐水，分别存活2d和7d每个时间点（n=6）。断头处死动物后，摘除眼球行冰冻切片或组织匀浆，对视神经损伤后视网膜激活的小胶质细胞或巨噬细胞标志ED1以及视网膜氧化应激损伤指标之一硝基酪氨酸（nitrotyrosine，NT）的活化水平行免疫组织化学荧光检测；对视神经损伤后视网膜炎症因子IL-1β和TNF-α的mRNA表达水平行qRT-PCR检测。实验结果显示，与对照组相比，尾静脉注射的PEG虽未能减少视神经损伤后各时间点TNF-α和IL-1β等炎症因子水平（P>0.05），但在视神经损伤后7天显著抑制了ED1阳性细胞的激活（P<0.05）并减少硝基酪氨酸水平的升高（P<0.05）。提示尾静脉注射的PEG通过减轻氧化应激损伤和减少小胶质细胞或巨噬细胞活化的方式，促进了视神经损伤后节细胞的存活。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• Abstract
• 前言
• 文献回顾
• 第一部分 不同给药途径的聚乙二醇对视神经切断后节细胞存活的影响
• 1. 材料
• 2. 方法
• 3. 结果
• 4. 讨论
• 第二部分 聚乙二醇促进视神经损伤后视网膜神经节细胞存活的机制
• 1. 材料
• 2. 方法
• 3. 结果
• 4. 讨论
• 小结
• 参考文献
• 个人简历和研究成果
• 致谢