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目的:
探讨不同致病因素作用下角膜新生血管和新生淋巴管的生长情况及二者之间的关系,初步揭示不同致病因素致角膜新生血管与淋巴管的发生机制的异同点,为临床诊治不同角膜新生血管及淋巴管相关疾病提供依据。
方法:
一、建立小鼠不同致病因素角膜新生血管及淋巴管动物模型
1、碱烧伤模型
选择BALB/C小鼠30只,将直径2mm的圆形滤纸片浸入1mol/LNaOH溶液中15秒后取出,吸取多余溶液,将其贴附于角膜中央接触40秒后取下,立即用生理盐水冲洗角膜表面和结膜囊1分钟。选取5只健康BALB/C小鼠不做任何处理,作为对照组。
2、缝线模型
选择BALB/C小鼠30只,用直径2mm的角膜环钻在小鼠角膜中央轻轻作压痕,用11-0尼龙线垂直压痕方向作角膜基质缝合,在角膜四个象限各缝一针。选取5只健康BALB/C小鼠不做任何处理,作为对照组。
3、真菌感染模型
选择BALB/C小鼠30只,刮除角膜中央上皮,覆盖直径3.5mm的角膜接触镜镜片,层间注入108CFU/ml茄病镰刀菌菌液约5μl,缝合眼睑。选取5只健康BALB/C小鼠同样手术操作后层间注入生理盐水5μl,作为对照组。
4、免疫原植入模型
选择BALB/C小鼠30只,腹腔注射溶于生理盐水的牛血清白蛋白(0.1g/ml)250μl预致敏,15天后注入角膜基质内0.2g/ml的牛血清白蛋白2μl。选取5只健康BALB/C小鼠角膜基质内注射同等量的生理盐水,作为对照组。
5、肿瘤细胞植入模型
选择BALB/C小鼠30只,注入角膜基质内105/ml小鼠纤维瘤细胞悬液2μl。选取5只健康BALB/C小鼠同样手术操作后角膜基质内注射2μl灭活的105/ml小鼠纤维瘤细胞,作为对照组。
二、术后大体观察角膜新生血管情况
术后每天应用裂隙灯显微镜观察各模型组角膜新生血管的形态、长度和数量,并照相。
三、免疫荧光染色显示角膜新生淋巴管的生长状态及其与新生血管之间的生长关系
各组小鼠术后3、7、14、21天分别取2~4只角膜,制作角膜铺片,应用CD31、LYVE-1进行免疫荧光染色,显示角膜新生淋巴管的生长状态及其与新生血管之间的生长关系。
四、分子生物学检测角膜VEGF-A、VEGF-C、VEGFR-3的表达
各组小鼠术后7天、14天取2只角膜,提取角膜mRNA,RT-PCR方法检测VEGF-A、VEGF-C、VEGFR-3的表达情况。
五、图像分析
应用Image-ProPlus6.0图象分析软件处理各组术后角膜铺片新生血管和新生淋巴管的免疫荧光染色结果,测量单株新生血管和新生淋巴管的生长面积。
结果:
1、动物模型新生血管的生长情况
各模型组角膜新生血管诱导成功率为:碱烧伤组97%,缝线组100%,真菌感染组90%,免疫原植入组90%,肿瘤细胞植入组87%。裂隙灯显微镜观察各模型组术后角膜新生血管生长情况:(1)碱烧伤组:术后1天角膜无血管生长;术后3天新生血管呈袢状侵入角膜;术后7天新生血管密集;术后14天血管延长增粗,密度降低;术后21天血管增粗,呈典型的树枝状;术后35天残留少数影子血管。(2)缝线组:术后1天无血管生长;术后3天血管呈弧形长入角膜;术后7天新生血管垂直于角膜缘密集伸入角膜,长至缝线处;术后14天血管延长增粗,越过缝线,部分消退:术后21天血管越过缝线呈细束状长至角膜中央,大部分血管消退;术后35天缝线周围少数几根细短血管残留。(3)真菌感染组:拆线后1天血管呈弧形或袢状侵入角膜;拆线后3天血管终末膨隆呈蘑菇状;拆线后7天血管延长增粗,密度最高;拆线后14天血管分枝消退,长至角膜中央;拆线后21天血管大部分消退;拆线后35天仅残留几根细直血管。(4)免疫原植入组:术后1天角膜无血管生长;术后3天长短不一血管芽生长;术后7天血管增粗延长,较稀疏;术后14天血管延长,部分消退;术后21天血管末端分枝延长;术后35天血管呈宽带状长至角膜中央免疫原植入处。(5)肿瘤细胞植入组:术后1天角膜无血管生长;术后3天细小血管长入角膜;术后7天密集血管向角膜中央延伸;术后14天血管延长增粗,密度降低;术后21天数根血管末端呈伞状围绕肿瘤细胞植入处;术后35天血管消退,残留血管影。各对照组术后角膜无血管生长。
2、角膜铺片免疫荧光染色显示各模型组新生淋巴管的生长状态及其与新生血管之间的生长关系
(1)角膜碱烧伤组:术后3天,淋巴管芽从角膜缘发出,位于新生血管后方。术后7天,淋巴管垂直伸入角膜,延长增粗,密度长度均小于新生血管。术后14天淋巴管延长,数量增多。术后21天,淋巴管呈铲状,密度降低,其管腔粗于血管,长度小于血管。(2)角膜缝线组:术后3天数根淋巴管平行角膜缘发出,位于新生血管后方。术后7天淋巴管延长,密度升高,较新生血管短少。术后14天淋巴管增粗延长,部分淋巴管长度已与血管相当。术后21天淋巴管呈襻状,粗于血管。(3)角膜真菌感染组:拆线后3天、7天无淋巴管生长。拆线后14天数根细短淋巴管发出,数量长度远小于新生血管。拆线后21天淋巴管延长增粗增多,形态不规则,在新生血管消失的部位仍存在。(4)角膜免疫原植入组:术后3天几根细小淋巴管发出于新生血管后方。术后7天新生淋巴管呈火焰状,长度与血管相当,管腔粗于血管,数量略少于血管,密度高于其它4组。术后14天淋巴管粗细均匀。术后21天淋巴管管腔粗于其他4组,长度增加,密度降低。(5)角膜肿瘤细胞植入组:术后3天角膜无新生淋巴管。术后7天淋巴管粗于新生血管,长度和数量小于血管。术后14天新生淋巴管呈倒钩状,延长,部分淋巴管与根部分离。术后21天新生淋巴管数量减少,变细。各对照组角膜铺片染色均未见血管与淋巴管生长。
角膜单株新生血管面积,除碱烧伤组在术后7天达高峰后下降外,其余4组均在术后14天达高峰后下降。各模型组角膜单株新生淋巴管面积,在术后21天内均呈上升趋势,但上升幅度比新生血管面积达高峰前的上升幅度小。
3、RT-PCR检测各模型组术后角膜中血管生长因子及其受体的表达情况
各模型组术后7天、14天角膜中VEGF-A表达的强弱与各模型组角膜单株新生血管面积的大小相一致,VEGF-C和VEGFR-3表达的强弱与各模型组角膜单株新生淋巴管面积的大小基本一致。
结论:
角膜碱烧伤法、缝线法、真菌感染法、免疫原植入法和肿瘤细胞植入法均可建立角膜新生血管和淋巴管生长的动物模型。不同致病因素引起的角膜新生血管形态各有特点:碱烧伤法呈树枝状,缝线法末端呈细束状,真菌感染法末端呈蘑菇状,免疫原植入法呈宽带状,肿瘤细胞植入法末端呈伞状。不同致病因素引起的角膜新生淋巴管生长和消退均晚于新生血管,真菌感染法和肿瘤细胞植入法淋巴管生长较晚,免疫原植入法淋巴管消退较晚,且免疫原植入法淋巴管管腔最粗,密度最高。血管内皮生长因子在不同时期表达不同可能是造成不同致病因素引起的角膜新生血管和淋巴管生长状态不同的一个原因。