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增生性玻璃体视网膜病变(proliferative vitreoretinopathy,PVR)是一种严重的致盲性眼病,是孔源性视网膜脱离手术失败最常见的原因。研究证实:PVR是视网膜色素上皮细胞和神经胶质细胞等移行至玻璃体、增生形成收缩膜造成牵拉性视网膜脱离的病变。但迄今为止PVR的发病、启动机制尚未完全明了。诸多研究成果显示,免疫系统在PVR的形成过程中可能发挥了重要作用,但是具体机制尚不明确,许多研究结果有时相互矛盾,很难从中判定PVR形成过程中出现的免疫学变化是PVR产生的原因还是结果。因此,非常有必要在体内实验中利用动物模型进一步研究免疫系统在PVR发生中的作用。
建立良好的实验动物模型是研究的关键。蛋白水解酶Dispase玻璃体腔注射能够破坏正常的视网膜组织,引起各种内源性细胞及细胞因子释放、移行从而诱导PVR的发生,该方法目前被广泛应用于建立PVR的动物模型。Rag-1基因敲除小鼠(Rag-1 gene knock out mice,KO Mice)体内不能产生成熟的T淋巴细胞和B淋巴细胞,广泛用于免疫系统功能的研究。本研究应用Dispase玻璃体腔注射的方法,在Rag-1基因敲除小鼠和野生型小鼠(wild type mice,WT Mice)体内建立PVR模型,探讨不同免疫系统的两种小鼠的PVR发生情况,阐明免疫系统在PVR的发病过程中所发挥的作用。
目的:应用KO和WT小鼠,通过Dispase玻璃体腔注射的方法建立PVR模型,通过比较诱导过程中特异性免疫反应阶段(1-8 week)和天然免疫反应阶段(Ohr—7day)两种小鼠的差异,阐明免疫系统在PVR的发病过程中所发挥的作用。
方法:
1、KO小鼠的鉴定
(l) Rag-1基因鉴定;
(2)小鼠体内成熟T细胞(CD4+、CD8+)、B细胞(B220+)的鉴定。
2、特异性免疫反应阶段(1-8周)
实验分组:45只KO小鼠随机分为Dispase玻璃体腔注射的模型组(25只)和生理盐水注射的对照组(20只);45只WT小鼠随机分为Dispase玻璃体腔注射的模型组(25只)和生理盐水注射的对照组(20只);重复2次独立实验。玻璃体腔注射后1W、2W、4W、6W和8W,手术显微镜观察散瞳后小鼠眼部情况,统计PVR发生率;视网膜电图(Electroretinograms,ERG)检测模型眼视网膜功能改变;取小鼠模型眼OCT(Optimal Cutting Temperature)包埋制冰冻切片,苏木素—伊红染色(Hematoxylin and Erosin,HE)观察视网膜形态学改变,免疫荧光染色证实PVR增殖膜的细胞成分;酶联免疫斑点技术(Enzyme—linked Immunospot Assay,ELISPOT)及胞内因子染色检测小鼠脾脏单个核细胞分泌的INF—γ、IL—2水平。
3、天然免疫反应阶段(0-7天)
实验分组:40只KO小鼠随机分为Dispase玻璃体腔注射的模型组(24只)和生理盐水注射的对照组(16只);40只WT小鼠随机分为Dispase玻璃体腔注射的模型组(24只)和生理盐水注射的对照组(16只);重复2次独立实验。璃体腔注射后0hr、4hr、8hr、12hr、24hr、48hr、5天和7天,手术显微镜观察散瞳后小鼠眼部情况;取小鼠模型眼OCT包埋制冰冻切片,HE染色、免疫荧光染色观察视网膜形态学改变及炎性细胞浸润情况。
结果:
1、KO小鼠未发现Rag-1基因PCR扩增产物(430bp);KO小鼠的脾脏较同周龄WT小鼠体积小,含有极少量成熟T细胞、B细胞;
2、建模后1W、2W、4W、6W和8W观察KO、WT小鼠实验组模型眼可见虹膜前/后粘连、晶体混浊、玻璃体积血及牵拉性视网膜脱离改变;对照组模型眼早期(1W、2W)可见部分玻璃体积血,晚期眼部无异常改变;KO、WT小鼠的PVR发生率在观察的5个时间点均无统计学差异,建模后2W始发生PVR,8W达高峰:KO组66.67%,WT组75%(P>0.05);模型眼组织学切片HE染色:实验组模型眼视网膜结构紊乱,玻璃体腔增殖膜形成并牵拉视网膜脱离、神经上皮层与RPE层间可见浆液性液体,晶体结构紊乱;免疫荧光染色:PVR模型眼的玻璃体腔增殖膜成分由GFAP+的胶质细胞GS+的mūller细胞、a-SMA+的纤维细胞和RPE-65+视网膜色素上皮细胞(retinal pigment epithelium,RPE)组成。对照组眼组织切片未见明显视网膜、晶体形态学改变。KO、WT小鼠PVR模型眼ERG检测a、b波下降幅度无统计学差异,a波(KO14.40±6.83/uV,WT7.75±4.40/uV)、b波(KO34.13±15.28/uV,WT25.79±18.28/uV);ELISPOT及胞内因子染色的结果显示在Dispase诱导的小鼠PVR模型中没有自身抗原特异性T细胞反应。
3、建模早期(0hr、4hr、8hr、12hr、24hr、48hr、5day和7day)观察KO、WT小鼠实验组模型眼可见前房积血、虹膜粘连、玻璃体积血等改变;对照组模型眼玻璃体积血程度较实验组轻,7天后观察已基本恢复正常,KO、WT小鼠眼部改变无显著差异;实验组模型眼组织学切片HE染色:前房角和玻璃体腔发现中性粒细胞炎性浸润,48hr达到高峰;视网膜组织学结构紊乱,以出血、炎性渗出改变为主。对照组模型眼组织切片视网膜形态学较完整,有少量出血、渗出改变,未见炎性细胞浸润。免疫荧光染色均未发CD3+的T细胞、F4/80+的巨噬细胞和CD56+的自然杀伤细胞(natural killer,NK)参与早期炎症浸润。KO、WT小鼠模型眼组织切片的病理学改变无显著差异。
结论:T细胞介导的特异性免疫应答没有在Dispase诱导的小鼠PVR模型发挥作用,是天然免疫反应参与了PVR的发生。