碘酸鈉對小鼠視網膜形態和功能變化的影響

姜　雙，徐海月

作者單位：(121000)中國遼寧省錦州市，錦州醫科大學附屬第三醫院眼科

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·實驗研究·

碘酸鈉對小鼠視網膜形態和功能變化的影響

姜雙，徐海月

作者單位：(121000)中國遼寧省錦州市，錦州醫科大學附屬第三醫院眼科

Citation:Jiang S, Xu HY. Study on morphological and functional changes of mouse retina induced by NaIO3.GuojiYankeZazhi(IntEyeSci) 2016;16(6):1036-1038

摘要

目的：探討碘酸鈉鼠尾靜脈注射導致的C57BL/6J小鼠視網膜形態和功能的變化。

方法：將60只6～8周齡C57BL/6J小鼠分為正常對照組和碘酸鈉組。碘酸鈉組經鼠尾靜脈注射碘酸鈉(35mg/kg)，分別于注射后6h，1、3、5、8d進行眼底照相、OCT和電生理檢測；正常對照組注射同等劑量的生理鹽水。所有小鼠摘除眼球制作石蠟切片進行HE染色。

結果：正常對照組小鼠視網膜呈淡紅色，視盤呈黃色，視網膜血管呈放射狀走行。鼠尾靜脈注射碘酸鈉后6h即可見到眼底黃白色類似玻璃膜疣樣改變，但此時OCT和ERG尚無明顯變化。注射后1d，眼底改變加重，類玻璃膜疣的改變逐漸增加，OCT可見RPE層色素紊亂，光感受器和外核層受損。注射后3d，視網膜損傷進一步加重，視網膜出現水腫，注射后5d水腫消失，視神經變白，眼底病灶進一步增多。注射后8d，RPE層、感光細胞層及外核層結構破壞明顯，幾乎沒有正常結構。在此過程中，ERG表現為a波、b波振幅下降，并呈時間依賴性加重。HE染色結果顯示，對照組小鼠視網膜各層細胞排列規則整齊，密度均勻。碘酸鈉組小鼠外層視網膜呈波浪狀改變，RPE層正常結構消失，可見黑色圓形沉積物，隨時間延長，黑色沉積物逐漸增多，至注射后第8d時幾乎沒有正常RPE結構。

結論：碘酸鈉經鼠尾靜脈注射后，可以很好地模擬年齡相關性黃斑變性的發病過程，視網膜出現明顯的形態和功能變化，為年齡相關性黃斑變性的研究提供一個較好的動物模型。

關鍵詞：年齡相關性黃斑變性；碘酸鈉；光學相干斷層成像

引用：姜雙，徐海月.碘酸鈉對小鼠視網膜形態和功能變化的影響.國際眼科雜志2016;16(6):1036-1038

0引言

年齡相關性黃斑變性(age-related macular degeneration，AMD)是一種神經退行性疾病，是發達國家65歲以上人群致盲的主要原因[1]。AMD分為干性和濕性兩種，干性即AMD的早期階段，主要特點是在視網膜色素上皮細胞層和Bruch膜內存在異常代謝產物即玻璃膜疣(drusen)的沉積；濕性的主要特點是形成脈絡膜新生血管(choroidal neovascularization，CNV)。目前針對濕性AMD的治療主要是抗新生血管藥物的應用，但對于干性AMD尚無確切有效的治療方法，而將疾病限制在早期階段、防止其發展為濕性對于提高患者的治療效果、減輕患者家庭及社會的經濟壓力具有十分重要的意義。因此，找到適合研究干性AMD、簡單經濟、可重復性強的動物模型迫在眉睫。

圖1不同時間點兩組小鼠眼底照相圖片A：正常對照組；B：碘酸鈉組6h；C：碘酸鈉組1d；D：碘酸鈉組3d；E：碘酸鈉組5d；F：碘酸鈉組8d。

圖2不同時間點兩組小鼠OCT圖片A：正常對照組；B：碘酸鈉組6h；C：碘酸鈉組1d；D：碘酸鈉組3d；E：碘酸鈉組5d；F：碘酸鈉組8d。

1材料和方法

1.1材料6～8周齡C57BL/6J雄性小鼠60只，體質量為18～24g，由北京維通利華實驗動物技術有限公司提供。碘酸鈉粉末(NaIO3)購于索萊寶公司，戊巴比妥鈉粉(Sigma)，復方托吡卡胺滴眼液(參天制藥株式會社)，右旋糖酐羥丙甲纖維素滴眼液(愛爾康)。眼底照相和OCT檢測設備為Phoenix，電生理為重慶艾爾曦公司。

1.2方法

1.2.1碘酸鈉注射適應性喂養1wk后，將實驗小鼠隨機分為兩組：正常對照組和碘酸鈉組，每組30只。造模前用PBS新鮮配置1%碘酸鈉，通過鼠尾靜脈注射1%碘酸鈉(35mg/kg)，對照組注射同等劑量的PBS。

1.2.2眼底照相和OCT檢測取正常對照組和注射后6h，1、3、5、8d的碘酸鈉組小鼠，1%戊巴比妥鈉(0.6mL/100g)腹腔麻醉，麻醉后固定小鼠，復方托吡卡胺滴眼液散瞳，右旋糖酐羥丙甲纖維素滴眼液保護角膜，置于角膜接觸鏡前，調整進光角度，進行眼底照相和OCT檢測(正常對照組不分時間點)。

1.2.3 ERG檢測取正常對照組和注射后6h，1、3、5、8d的碘酸鈉組小鼠，檢測前暗適應12h，1%戊巴比妥鈉(0.6mL/100g)腹腔麻醉，麻醉后固定小鼠，復方托吡卡胺滴眼液散瞳，右旋糖酐羥丙甲纖維素滴眼液保護角膜，安放電極，進行ERG檢測。

1.2.4 HE染色取正常對照組和注射后6h，1、3、5、8d的碘酸鈉組小鼠，麻醉后取眼球，4%多聚甲醛固定24h，梯度酒精脫水、透明、浸蠟、石蠟包埋，沿平行眼軸方向進行切片，厚4μm，脫蠟、HE染色、脫水、透明并封片。

圖3不同時間點兩組小鼠ERG a波、b波振幅比較A：a波；B：b波。

2結果

2.1眼底照相和OCT檢測正常對照組小鼠視網膜呈淡紅色，視盤呈黃色，視網膜血管呈放射狀走行。碘酸鈉注射后6h視網膜即出現散在的黃白色滲出灶，類似玻璃膜疣(drusen)的改變，但OCT中尚沒有很大的變化。注射后1d，視網膜病灶逐漸增多，OCT可見RPE層出現數個高反射點。注射3d后可見視網膜出現水腫增厚，視網膜顏色呈灰白色，OCT可見RPE層色素紊亂，光感受器和外核層受損。注射后5d視網膜水腫消失，視網膜顏色恢復正常，視盤顏色變白，視神經萎縮。注射后8d視網膜呈青灰色，布滿黃白色類“drusen”改變，OCT可見RPE層、IS-OS層消失，視網膜各層出現高反射點，視網膜變薄(圖1～2)。

2.2 ERG檢測結果碘酸鈉注射后6h開始出現ERG改變，主要表現為a波、b波振幅下降，并呈時間依賴性加重，注射后3d時a波和b波的振幅下降至正常時的1/2左右，到第8d時a波、b波振幅幾乎下降到正常時的1/3(圖3)。

圖4不同時間點兩組小鼠視網膜石蠟切片HE染色A：正常對照組；B：碘酸鈉組6h；C：碘酸鈉組1d；D：碘酸鈉組3d；E：碘酸鈉組5d；F：碘酸鈉組8d。

2.3 HE染色結果HE染色結果顯示，對照組小鼠視網膜各層細胞排列規則整齊，密度均勻。碘酸鈉組小鼠外層視網膜呈波浪狀改變，RPE層正常結構消失，可見黑色圓形沉積物，隨時間延長，黑色沉積物逐漸增多，至注射后第8d時幾乎沒有正常RPE結構(圖4)。

3討論

年齡相關性黃斑變性(age-related macular degeneration，AMD)是一種中心視功能損傷為主要表現的“不可避免盲”性的視網膜疾病，是發達國家老年人群視力嚴重下降，甚至致盲的首要原因[1]。干性AMD又稱萎縮性AMD，其早期表現為視網膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)細胞內脂褐素沉積、RPE與脈絡膜Bruch膜之間有玻璃膜疣形成；晚期表現為RPE細胞及光感受器細胞的地圖樣萎縮，部分患者可出現脈絡膜新生血管，并發展為濕性AMD，最終導致失明。干性AMD被認為是疾病的早期階段，其發病機制尚未完全明確，臨床上對其仍缺乏有效的預防和治療手段。近年來越來越多的研究集中于干性AMD，因此找到適合疾病研究、可重復性好的動物模型十分重要。

碘酸鈉是一種無機氧化劑，可以使視網膜細胞發生氧化應激反應，從而導致細胞重要的蛋白和DNA受到破壞，使細胞的形態、結構和功能發生改變，甚至發生損傷和死亡。碘酸鈉可以使視網膜抗氧化系統受損，視網膜SOD和CAT活性下降[2]。

國外已有多項研究采用碘酸鈉鼠尾靜脈注射模擬AMD的發病過程，所采用碘酸鈉的劑量有所不同[3-6]，有學者采用60mg/kg的碘酸鈉進行鼠尾靜脈注射，其損傷迅速、程度嚴重，注射后6h視網膜即出現不可逆性改變。另有學者試圖采用小劑量的碘酸鈉造模，研究表明15mg/kg的碘酸鈉注射不能造成視網膜損害，而35mg/kg能導致視網膜出現高反射點，進而外核層、IS/OS層結構損害，而這種改變在損傷后3mo有一定的恢復[7]。同樣有學者試圖用10、20、30mg/kg的碘酸鈉進行鼠尾靜脈注射，發現20mg/kg和30mg/kg的劑量導致視網膜出現結構和功能的顯著改變，同時RPE特異性蛋白表達減少，而10mg/kg的劑量視網膜結構和功能未出現變化[8]。大多數學者都著重研究碘酸鈉導致的外層視網膜損害，也有學者關注了碘酸鈉導致的視網膜內層的損害。Tao等[9]研究表明：碘酸鈉導致視網膜RPE層、感光細胞層損害后，后續就會出現內層視網膜的損害。

基于前人研究結果和我們的預實驗結果，我們發現40～75mg/kg的給藥量視網膜反應過于迅速，損傷嚴重，完全不可逆，對于研究疾病的治療效果不利。而15～30mg/kg的給藥量視網膜損傷較輕，視網膜變化不明顯，模型建立時間較長，不利于實驗的重復。因此，我們選擇了35mg/kg碘酸鈉進行鼠尾靜脈注射，結果發現35mg/kg的給藥量在注射后6h開始出現眼底的改變，在1d時出現OCT和電生理的改變，隨時間的進展眼底形態和視功能改變逐漸加重，呈時間依賴性。與其他學者不同的是，我們在實驗過程中發現，視網膜在注藥后第3d出現水腫，注藥后5d恢復，水腫恢復后視盤顏色蒼白，視神經萎縮，這也加重了小鼠視功能的損害。小鼠視功能的變化從碘酸鈉注射后第1d開始，a波、b波振幅下降，且隨時間的延長逐漸降低，呈典型的時間依賴性。

本研究采用碘酸鈉進行鼠尾靜脈注射，通過眼底形態學、功能學的觀察和組織切片的染色，模擬年齡相關性黃斑變性的發病過程，為進一步研究AMD的發病機制和治療提供適合的動物模型。但本研究的觀察時間較短，未對其眼底改變進行長期研究，同時沒有對碘酸鈉的作用機制進行探討，這些都將在以后的實驗中進行進一步研究。

參考文獻

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9 Tao Z,Dai J, He J,etal. The Influence of NaIO3-Induced Retinal Degeneration on Intra-retinal Layer and the Changes of Expression Profile/Morphology of DA-ACs and mRGCS.MolNeurobiol2013;47(1):241-260

Study on morphological and functional changes of mouse retina induced by NaIO3

Shuang Jiang，Hai-Yue Xu

Department of Ophthalmology，the Third Affiliated Hospital of Jinzhou Medical University, Jinzhou 121000, Liaoning Province, China

Correspondence to:Shuang Jiang. Department of Ophthalmology, the Third Affiliated Hospital of Jinzhou Medical University, Jinzhou 121000, Liaoning Province, China.joa810121@126.com

Received：2016-03-01Accepted：2016-05-17

Abstract

?AIM: To characterize the effects of sodium iodate on mouse retinal morphology and function.

?METHODS: Sodium iodate at 35mg/kg (body weight) was administered by tail vein injection into adult 6-8wk C57BL/6J mice. Morphological and functional changes of the retina were assessed at 6h, 1, 3, 5 and 8d after injections by fundus imaging, optical coherence tomography (OCT), ERG and histology. Mice in control group were give tail vein injection of equivalent dose of normal saline. All the eyeballs were removed for paraffin section and H-E staining.

?RESULTS: The fundus photographs images at 6h after injection showed obvious changes, which were light red in retina and showed retinal blood vessels radial arranged. At 6h after injection, off-white drusen-like change was found at fundus. While there were no observable changes in OCT image and ERG. At 1d after injection, the fundus lesion aggravated and the drusen increased gradually. There were retinal pigment epithelial (RPE) disorders, photoreceptors and outer nuclear layer (ONL) damage through OCT. At 3d after injection, the retina lesion aggravated further and the retina became edema. At 5d after injection, the retina edema cleared away, the optic nerve became white and the fundus lesions increased. At 8d after injection, the RPE layer, photoreceptors and ONL were destroyed obviously. In the process, ERG showed the amplitudes of a- and b-wave decreased in a time-dependent manner. H-E staining showed that cells in retina of mice in control group were neatly arranged and well-distributed. The outer layer retina of sodium iodate injection group was wave-like, the normal structure of RPE disappeared and black round sediment could be seen which increased with time. At 8d after injection, there were any normal RPE.

?CONCLUSION: The tail vein injection of sodium iodate can well simulate the pathogenesis of age-related macular degeneration which can provide a good animal model for AMD.

KEYWORDS:?age-related macular degeneration; sodium iodate; optical coherence tomography

作者簡介：姜雙，博士研究生，主治醫師，研究方向：眼底病。

通訊作者：姜雙.joa810121@126.com

收稿日期：2016-03-01 修回日期： 2016-05-17

DOI:10.3980/j.issn.1672-5123.2016.6.08