早期糖尿病大鼠視網膜中TSP-1和VEGF的動態變化及意義

江雪豐 周希瑗

糖尿病視網膜病變(diabetic retinopathy, DR)是糖尿病嚴重的微血管并發癥之一, 是導致雙眼不可逆性盲的重要原因, 其發病機制比較復雜, 受多種血管刺激因子和抑制因子調控。其中血小板反應蛋白-1 (thrombospondin-l , TSP-1)和血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor ,VEGF)是目前發現的作用較強的眼部新生血管抑制因子和促進因子。作者用免疫組織化學方法檢測TSP-1 和VEGF蛋白質在大鼠模型中的表達及變化, 以希望對早期DR的發病機制有進一步的了解。

1 材料與方法

1.1 實驗動物分組及模型建立 實驗用封閉群雄性Wistar大鼠40只, 體質量200～260 g, 將鏈脲佐菌素(streptozotocin,STZ;Sigma公司)按60mg·kg-1腹腔內注射, 注射后48 h檢測尿糖和血糖。血糖濃度達16.65 mmol·L-1, 尿糖達+++以上為模型建立成功。成模后每月檢測一次鼠尾血糖。實驗組10只,另取正常對照組10只。正常組大鼠腹腔注射0.1mol·L-1檸檬酸緩沖液。

1.2 眼球標本的取材和制片 各組大鼠3個月時以10%水合氯醛腹腔麻醉。麻醉成功后灌注多聚甲醛約300 ml。摘除眼球, 浸泡固定24 h。常規浸蠟, 包埋, 備用。將制好的眼球標本切片, 用于免疫組織化學染色。

1.3 各組大鼠視網膜TSP-1和VEGF表達的檢測 采用免疫組織化學SP-9002法, 小鼠抗大鼠TSP-1單克隆抗體購自美國NeoMarkers公司, VEGF單克隆抗體、SP-9002免疫組織化學試劑盒及顯色試劑盒購于中山生物工程有限公司。操作步驟為：切片脫蠟至水；體積分數3%H2O2滴加切片上,室溫孵育15 min；微波修復抗原15 min, 滴加正常山羊血清封閉非特異性抗原15 min；滴加TSP-1一抗(稀釋度為1：100)或VEGF一抗(稀釋度為1：300), 4℃過夜；生物素化二抗工作液15 min;辣根酶標記鏈霉素卵白素工作液15 min,DAB顯色, 復染, 脫水, 透明, 封固鏡檢。陰性對照實驗以磷酸緩沖液代替一抗。

1.4 統計學方法 采用Image-Pro Plus 圖像分析系統測定視網膜TSP-1和VEGF的積分光密度,數據以x-±s表示, 采用SPSS13.0統計學軟件進行t檢驗, 以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組TSP-1免疫組織化學染色結果 光鏡觀察正常組中TSP-1蛋白質的陽性反應表達分布于視網膜的內界膜、內叢狀層、內核層、外叢狀層, 呈深棕黃色；糖尿病大鼠視網膜TSP-1蛋白質的陽性表達較正常組顯著降低, 尤其在內叢狀層、外叢狀層呈極微弱的陽性表達見表1。

2.2 各組VEGF免疫組織化學染色結果 光鏡觀察 正常組大鼠VEGF陽性反應在視網膜分布于內核層及節細胞層,胞漿呈棕黃色, 胞核未顯色。糖尿病組大鼠視網膜中VEGF蛋白質的陽性表達分布于內核層及節細胞層, 表達增強, 胞漿呈深棕黃色, 內核層陽性反應細胞增多, 見表1。

表1 TSP-1和VEGF積分光密度在各組視網膜中的數據分析

3 討論

糖尿病視網膜病變(DR)是常見致盲性疾病, 基本病理過程表現為微循環障礙, 主要病理改變為視網膜血管滲透性增加, 從而促進視網膜缺血缺氧及新生血管形成, 最終導致視功能損害［1］。近年來的研究表明, 其中血小板反應蛋白-1(TSP-1)和血管內皮生長因子(VEGF)是重要的眼部新生血管抑制因子和促進因子, 它們在眼底新生血管生成過程中起著重要作用［2］。TSP-1是可由多種細胞分泌的抗新生血管因子,是一種重要的多肽類內源性血管新生抑制物［3］。TSP-l還可與細胞表面受體、蛋白酶、及細胞外基質發生作用, 可刺激細胞增生, 并參與胚胎發育、組織分化、細胞遷移、血管生成、炎癥以及凝血與纖溶等病理生理過程, 其已被公認為一種有效的內源性血管生成抑制因子, 它可誘導內皮細胞凋亡,這種抑制作用可被抗TSP-1的單克隆抗體所中和, 并在氧誘導的缺血性視網膜病變過程中起關鍵作用, 視網膜前新生血管減弱與TSP-1的表達增加有關［4］, 研究發現在老年性黃斑病變中Bruch's膜和脈絡膜中TSP-1的降低可能會促使CNV的形成［5］。VEGF作為一種強烈的血管通透性因子和血管內皮細胞分有絲裂原, 在DR的發生發展過程中起著至關重要的作用［6］。

本研究發現TSP-1蛋白質在正常組大鼠視網膜中內界膜、內叢狀層、內核層、外叢狀層有表達, 呈深棕黃色強陽性反應。在糖尿病組TSP-1表達量減少, 內、外叢狀層只見極微弱的表達, 說明在DR早期視網膜缺血缺氧下調了TSP-1的表達。研究結果還顯示, 正常組VEGF有少量表達,在糖尿病組中VEGF表達呈升高, 結果與TSP-1表達相反。DR在高糖狀態下, 視網膜微循環障礙引起的組織缺血缺氧下調TSP-1的表達, 致使TSP-1不能有效拮抗VEGF的作用, 促進內皮細胞增殖, 增加血管通透性進而誘發新生血管的生成。因此TSP-1與VEGF在早期DR過程中都有表達且呈動態過程,它們的表達失衡在DR早期過程中可能起重要調控作用, 二者具體調控機制及相互作用關系還有待進一步研究。

［1］Armulik A, Abramssion A, Betsholtz C.Endothlial/pericyte interaction.Circ Res, 2005, 97(6):512-523.

［2］郝勝利, 徐延山, 袁佳琴.糖尿病視網膜病變的藥物治療．國際眼科縱覽, 2006:30(1):58-62.

［3］Hiacott P, Paraoan L, Choudhary A, etal.Thrombospondin 1,thrombospondin2 and the eye.Prog Retin Eye Res, 2006, 25(1):1-18.

［4］Wu Z, Wang S, Sorenson CM, et al．Attenuation of retinal vascular development and neovascularization in transgenic mice over-expressing thrombospondin-I in the lens.Dev Den, 2006,235(7):1908-1920.

［5］Uno K, Bhutto IA, McLeod DS, et al, Impaired expression of thwmbospondin-1 in eyes with age related macular degeneration.Br J Ophthalmol, 2006,90(1):48-54

［6］Takagi H, Oh H, Otani A, et al.Molecular mechanisms of retinal neovascularization in diabetic retinopathy.International Congress series, 2004, 1262:160-163.