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目的:糖尿病视网膜病变(简称糖网病)是全球性工作人群的主要致盲原因,发病机理不清。在糖网病的各种病理生理改变中,细胞凋亡是一个重要的组成部分,但针对细胞凋亡的治疗却被忽略。当前的激光治疗或手术治疗基本是针对相对晚期糖网病的治疗,效果并不理想。目前,临床上尚无针对早期糖网病的有效治疗方法。
促红细胞生成素(EPO)是含有165个氨基酸的糖蛋白。研究表明,EPO不但影响造血系统,而且在中枢神经系统的营养及保护中也发挥着重要作用。EPO能对抗多种退行性疾病和毒性损伤,如:缺血一再灌注损伤、蛛网膜下腔出血、实验性脑脊髓膜炎、帕金森病、糖尿病肾病、脊髓压缩伤等。因此,EPO可以成为一种有力的治疗工具。EPO及其受体(EpoR)在人视网膜及中枢神经系统中均有表达。许多文献报道了EPO在多种视网膜损伤的动物模型中发挥保护作用,如:促进视网膜节细胞的生长、保护视神经横断眼的节细胞、保护视网膜免受缺血一再灌注损伤、防止光诱导损伤等。但EPO对造血系统的影响及血一视网膜屏障(BRB)的作用,会使EPO全身用药治疗眼内疾病时产生全身副作用。
基于当前对糖网病发病机理的认识以及EPO的保护作用和全身用药的潜在问题,本研究探讨了玻璃体腔内注射EPO对早期实验性糖网病的治疗作用及其机理;同时,也对玻璃体腔内注射EPO的眼部毒理学和药代动力学进行了研究。
方法:本研究采用STZ注射的方法建立糖尿病大鼠模型。在发病起始和发病后不同阶段,采用玻璃体腔内注射EPO的方法来研究其对糖网病的预防作用以及干预治疗的效果,并对其作用机理进行了探讨。同时,也研究了玻璃体腔内注射后,EPO在兔眼的毒理学作用和药代动力学特征,为临床应用时制备制剂和确定给药频度提供重要依据。
采用Evans blue渗漏实验(EBP)来检测BRB的破坏情况。通过TUNEL法来检测视网膜神经元的凋亡状态。在光镜下测量视网膜各层的厚度并对各核层的细胞进行计数。用电镜观察视网膜血管和神经元的超微结构改变。用分子生物学方法来检测HIF-1α、VEGF、EPO、EpoR、ERK及STAT5等的变化。用免疫组织化学(IHC)方法检测EpoR及VEGF在视网膜的分布及变化。
在毒理学研究中,将动物分为4组:0.6U/眼,每月重复注射(共6次);10U/眼、100UN艮及1,000U/艮,单次眼内注射。在注射前后分别行裂隙灯检查、眼底镜检查、视网膜电流图(ERG)及眼底荧光造影(FFA)等临床检查。在注射后不同时间点处死动物进行眼组织学检查。在药代动力学研究中,在玻璃体腔内注射5UEPO后,于注射后不同时间点处死动物,收集玻璃体、房水、血清以及眼部其他组织,采用ELISA方法测量样本中EPO水平,进而分析其药代动力学参数,如:半衰期、达峰浓度、达峰时间、平均滞留时间和曲线下面积等。
结论:视网膜神经元及RPE、血管内皮细胞的凋亡是早期糖网病的重要改变。在糖尿病早期,玻璃体腔内注射EPO能够预防和干预糖尿病对视网膜神经元等组织细胞的损伤,防止其发生凋亡并保护BRB。视网膜EpoR随着糖尿病病程进展而上调,可能是视网膜细胞对糖尿病的一种应激性的代偿发应。因此,EPO/EpoR系统应该是视网膜神经元等组织细胞对早期糖网病的维持/存活系统。EPO至少是通过与EpoR结合并激活ERK通路来发挥保护作用的。另外,HIF-lα和VEGF在糖尿病视网膜中的表达均上调,而EPO的干预对HIF-lα及VEGF具有下调作用,可保护早期糖网病的BRB。
新西兰白兔对EPO的耐受性较好,EPO注射后没有明显的副作用。眼内注射5U EPO后,兔血中的EPO浓度非常低。因此,玻璃体腔内注射EPO对眼组织和全身而言都是安全的。眼内注射EPO的药代动力学参数为临床使用EPO提供了药物制剂及给药方法的参照数据。
玻璃体腔内注射EPO可能会成为一种治疗早期糖网病、甚至其他视网膜疾病的新方法。