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糖尿病视网膜病变(DiabeticRetinopathy,DR)是糖尿病的严重并发症,是成年人致盲的主要原因之一。由于其发病机制并不完全明确,其治疗也受到一定限制。近年来的研究表明糖尿病视网膜病变的视网膜神经元改变早于血管改变。而对于促红细胞生成素(Erythropoietin,EPO)在糖尿病视网膜病变中的对视网膜神经元的保护作用了解不多。
目的:
本课题旨在通过观察早期糖尿病大鼠视网膜功能的变化,视网膜在透射电镜下形态学的改变,检测谷氨酸改变,通过不同使用途径以EPO进行干预,观察糖尿病大鼠视网膜EPO受体的改变,了解EPO对早期糖尿病大鼠视网膜神经元功能的保护作用和作用机制,探讨EPO的不同应用途径对于早期糖尿病大鼠视网膜神经元功能的改善情况。
实验一促红细胞生成素对早期糖尿病大鼠视网膜电流图变化的影响
材料和方法
采用1%链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)按60mg/kg的剂量,在Sprague-Dawley大鼠(SD大鼠)腹腔内注射,建立糖尿病动物模型,成模2周后分别通过腹腔注射和结膜下注射EPO进行干预,每周3次,共2周。各EPO干预组、糖尿病不给药组以及对照组分别于实验前后进行视网膜电流图(Electroretinogram,ERG)检查,记录暗适应的最大电反应a波与b波振幅及振荡电位(OscillaoryPotentials,OPs)振幅总和。两独立样本f检验作统计分析。
结果
腹腔注射EPO的糖尿病大鼠组以及两组对照组在实验前后的暗适应最大电反应b波、OPs振幅值差异均无统计意义;不给药的糖尿病大鼠组实验前后的暗适应最大电反应b波、OPs振幅值差异均有统计意义;结膜下注射EPO的各组糖尿病大鼠实验前后的暗适应最大电反应b波、OPs振幅值差异均有统计意义,但发现实验后的暗适应最大电反应b波值有随用药剂量的增大而上升的趋势。各组实验前后的暗适应最大电反应a波振幅值差异均无统计意义。
结论
糖尿病动物模型在建立早期已经出现视觉电生理的变化,而且在早期糖尿病大鼠模型中,相对短疗程的全身使用EPO对视网膜神经元确有保护作用,而采用结膜下注射局部使用EPO的方法对视网膜神经元的保护作用不明显。
实验二早期糖尿病大鼠视网膜和促红细胞生成素影响下糖尿病大鼠视网膜透射电镜形态学观察
材料和方法
采用STZ诱导糖尿病大鼠成模2周后分别通过腹腔注射和不同剂量结膜下注射EPO进行干预,每周3次,共2周。各EPO干预组与糖尿病不给药组、对照组大鼠,其视网膜经固定、脱水、浸透和包埋后,对组织切片进行透射电子显微镜观察、拍片。
结果
4周末,STZ诱导糖尿病SD大鼠视网膜出现大量空泡变性,神经节细胞层和神经纤维层的神经节细胞内线粒体肿胀,线粒体嵴断裂、消失。同时期使用EPO腹腔注射的糖尿病大鼠视网膜未出现明显的空泡变性,神经节细胞形态基本正常。使用EPO结膜下注射的糖尿病大鼠视网膜在透射电镜下的神经元改变有随EPO剂量的增加神经节细胞超微结构改善的趋势。
结论
在早期糖尿病大鼠模型中,发现视网膜神经细胞超微结构的改变,全身和局部使用EPO均对早期糖尿病大鼠的视网膜神经元有保护作用。
实验三促红细胞生成素对早期糖尿病大鼠视网膜内EPO-R的影响
材料和方法
采用STZ诱导糖尿病大鼠成模2周后分别通过腹腔注射和不同剂量结膜下注射EPO进行干预,每周3次,共2周。各EPO干预组、糖尿病不给药组以及对照组大鼠眼球,石蜡包埋后连续组织切片,EnVision+TM二步法进行EPO受体(EPO-R)免疫组织化学染色,光镜下观察它们在视网膜的表达。
结果
正常大鼠视网膜中可见EPO-R弱阳性表达;4周末STZ诱导糖尿病大鼠视网膜中可见EPO-R呈大量强阳性表达;同时期使用EPO腹腔注射EPO的糖尿病大鼠视网膜中可见EPO-R弱阳性表达;使用EPO结膜下注射的糖尿病大鼠视网膜中的EPO-R明显少于不用药的糖尿病大鼠,但仍明显多于正常大鼠的视网膜EPO-R水平。其中EPO-R在视网膜的表达主要位于视网膜内层,包括视网膜节细胞层和内核细胞层。
结论
在早期糖尿病大鼠模型中,发现视网膜EPO/EPO-R系统的失衡,而使用外源性的EPO对早期糖尿病大鼠的视网膜EPO/EPO-R系统的失衡有改善作用。
实验四促红细胞生成素对早期糖尿病大鼠视网膜内谷氨酸水平的影响
材料和方法
运用柱前衍生高效液相色谱方法,测定腹腔注射和不同剂量结膜下注射EPO干预的STZ诱导糖尿病大鼠、糖尿病不给药大鼠以及对照组SD大鼠视网膜内谷氨酸水平,并用两独立样本f检验方法进行统计分析。
结果
糖尿病大鼠模型第4周末视网膜的谷氨酸水平,与正常SD大鼠相比较,已出现明显的谷氨酸水平的上调;用EPO干预的糖尿病大鼠模型的视网膜谷氨酸水平,与不用药的糖尿病大鼠以及正常SD大鼠进行对照,发现使用EPO腹腔注射的糖尿病大鼠视网膜谷氨酸水平较不用药的糖尿病大鼠明显下降,而与正常大鼠的视网膜谷氨酸水平差异无统计意义;使用EPO结膜下注射的糖尿病大鼠视网膜谷氨酸水平较不用药的糖尿病大鼠明显下降,但仍明显高于正常大鼠的视网膜谷氨酸水平。
结论
EPO能降低早期糖尿病大鼠视网膜谷氨酸水平,减轻谷氨酸对视网膜神经细胞的毒性作用。