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目的:
青光眼是一种不可逆的高致盲率眼病,严重影响患者的生活质量。近几年来,随着对青光眼诊治水平的提高和青光眼视神经损害机制研究的深入,青光眼视神经的保护越来越受到人们的重视,在青光眼的治疗中,只有在去除原发病因,降低眼压的同时,注重视神经的保护性治疗,阻止视网膜神经节细胞进一步损害,保护视功能,才能使青光眼的治疗达到最佳效果。
视网膜神经节细胞的凋亡是最终导致视神经损伤的重要因素,越来越多的研究表明:过高的眼内压,局部的缺血缺氧,免疫反应等危险因素可以诱发视网膜神经节细胞应激,启动细胞内多种蛋白参与凋亡信号的级联反应,造成神经元的凋亡与丢失,导致患者出现渐进性的视功能障碍。挽救和修复受损的视网膜神经节细胞;阻止视网膜神经节细胞的凋亡,使受损的细胞轴突再生并重新恢复功能是治疗青光眼性视神经病变的重要途径。视神经是中枢神经系统的一部分,目前,有越来越多的学者不再仅仅把青光眼当做一种单纯的眼科疾病,而是认为青光眼是一种引起脑神经细胞退行性变性和死亡的神经疾病,与阿尔茨海默病及帕金森病等具有相似之处。许多中枢神经保护剂如脑源性神经营养因子(brain-derivedneurotrophicfactor,BD-NF)等都被证实同样对RGCs具有保护作用。Humanin(HN)是一种由24个氨基酸残基(MAPRGFSCLLLLTSEIDLPVKRRA)组成的多肽,2001年首先由日本学者Hashimoto等在阿尔茨海默病患者的大脑枕叶内发现。由于阿尔茨海默病患者的枕叶在发病过程极少受累,他们据此推测,大脑枕叶的神经元一定启动了某种基因的表达,并由此形成了特殊的保护机制,使神经元免受阿尔茨海默病病变过程的毒性作用而死亡。最终他们通过从阿尔茨海默病患者枕叶提取的mRNA建立了包含开放读码框的cDNA文库,发现了一种由75bp开放读码框架(ORF)编码的24个氨基酸残基组成的新型多肽,并将其命名为Humanin。研究发现,在离体培养的细胞中,HN能有效抑制多种FAD基因(APP、PS-1和PS-2)、Aβ完整肽链(Aβ1-43或(Aβ1-42)及其衍生物((Aβ25-35或Aβ31-35)诱发的神经毒作用;而且在大鼠体内AD模型中也发现了Humanin的神经保护作用。因此Humanin被认为是AD特异或AD相关毒性(AD-relatedinsults)的神经保护肽。但后来的大量研究表明,Humanin可以在非AD相关的因素如兴奋性神经毒,缺氧等诱导的神经及非神经细胞的损伤中都能起到细胞保护作用。除此之外,HN在脑组织以外的其他组织及不同的动物种属如正常大鼠的睾丸、结肠,MELAS型线粒体脑肌病患者的骨骼肌以及人类颈动脉粥样硬化斑块中都可见表达分布。另有研究报道称FIN可拮抗线粒体功能障碍,抑制不同途径的凋亡,还可以拮抗细胞内的钙离子超载。HN的这些作用特点强烈提示,HN极有可能具有广泛的细胞保护作用,是具有广谱保护作用的内源性神经活性多肽,而不只是针对某种特定损伤(如AD相关毒性)而产生保护作用。
FIN可能非常特异地阻止某些与细胞死亡有关的细胞通路,从而对控制细胞的死亡起到非常重要的作用。为了进一步研究FIN是否对视网膜神经节细胞的死亡能起到阻断作用,我们以化学低氧诱导剂氯化钴(CoCl2)诱导视网膜神经节细胞-5(RGC-5)死亡,并以HN进行干预,从而检测FIN对于低氧诱导的RGC-5损伤是否具有保护作用。另外,本试验还就HN对低氧诱导视网膜神经节细胞损伤的保护作用与Bax,Bcl-2,和Caspase-3的表达、细胞凋亡的关系进行检测,探讨HN能否通过调节Bax,Bcl-2,和Caspase-3的表达,抑制视网膜神经节细胞凋亡,发挥其神经保护作用。
本实验通过建立视网膜神经节细胞-5(RGC-5)的体外化学低氧诱导损伤模型,探讨不同浓度Humanin(HN)对体外低氧诱导培养的视网膜神经节细胞损伤的影响作用;探讨HN预处理对低氧诱导视网膜神经节细胞损伤的保护作用机制是否涉及对凋亡的抑制。
方法:
将处于对数生长期的视网膜神经节细胞-5细胞分为三组:空白对照组、低氧诱导组、HN预处理组。在细胞成功培养后,HN预处理组加入HN预处理12h,再与低氧诱导组一同加入最终浓度为200μM的CoCl2,继续培养24h。收集细胞用于指标检测。采用MTT比色法检测细胞存活率,Hoechst33342染色及AnnexinV/PI流式细胞仪检测细胞凋亡,应用westernblot法测定细胞内Bcl-2/Bax比值及活化的Caspase-3表达的改变。
结果:
MTT比色法显示20gMHN预处理组细胞活性明显高于低氧诱导组(P<0.01);Hoechst33342染色及流式细胞学结果显示HN预处理组较低氧诱导组细胞凋亡率明显下降(P<0.01);westernblot法显示:20gMHN预处理组Bcl-2/Bax较低氧诱导组增加,活化Caspase-3蛋白表达较低氧诱导组减少,差异具有统计学意义(P<0.01)。
结论:
低氧处理后可导致RGC-5的损伤,一定浓度的HN可增加低氧诱导损伤的RGC-5细胞的生存率,对细胞损伤具有明显保护作用;HN对低氧诱导的RGC-5细胞产生的凋亡具有抑制作用;HN通过上调Bcl-2/Bax比值,减少了Caspase-3蛋白的活化发挥其抑制低氧诱导的RGC-5细胞凋亡的作用。