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背景和目的
青光眼是一种最常见的严重不可逆性致盲眼病。是由于病理性眼压升高而导致的具有特征性视野缺损、视神经萎缩的一组疾病。目前已有多种药物、激光及手术方式可供选择,但均存在一定问题。
(1)目前认为,房水排出的主要通路是小梁网和葡萄膜巩膜引流通道。小梁网通路的房水流出受浅层巩膜静脉压的限制,为压力依赖性,葡萄膜巩膜通道的特点是非压力依赖及非。肾上腺素受体依赖性,即使眼压低于浅层巩膜静脉压仍可发挥作用,具有昼夜等同效应。这对正常眼压性青光眼及夜间眼压控制不良的病例特别有意义。但目前尚无同时降解小梁网和葡萄膜巩膜通路细胞外基质,增加所有房水流出通路的房水流量而不减少房水生成,且具有昼夜等同效应的理想降眼压药物。
白细胞介素-1(Interleukin-1,IL-1)是一种重要的细胞因子,具有广泛的生物学活性,分IL-1α和IL-1β两种亚型。主要的生物学效应是由白细胞介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)介导的,其效应的发挥要与特异性受体结合,通过cAMP通道和蛋白激酶通道发挥作用。以往的研究多集中在其免疫学效应、调节造血功能和抗肿瘤效应上。近年来国外学者研究发现IL-1能增加内源性PGE<,2>和PG受体的合成。还有学者将IL-1注入动物眼前房,发现IL-1能增加小梁网通路的金属蛋白酶活性,降解该通路的细胞外基质,增加房水流出易度。我们的前期实验研究发现,IL-1能促进体外培养的人眼睫状体平滑肌细胞及葡萄膜色素细胞金属蛋白酶表达,其作用比PG类药物Latanoprost强20-30倍。并初步发现,前房注射IL-1,可以降低兔眼的眼压,并诱发活体大鼠眼小梁、睫状肌及虹膜细胞MMP-9表达增强。
在此基础上,我们进一步观察了结膜下注射IL-1对兔及青光眼猴的降眼压作用、毒副作用。并对不同给药方式的药物眼穿透性作了分析,探讨改善药物剂型增加IL-1眼穿透性的必要性。
(2)近年来研究发现,某些作用于细胞骨架及细胞连接的因子如细胞松弛素B和D,利尿酸,H-7,staurosporine,lacIxmculinsA和B等具有一定的降眼压潜力。在对老年痴呆疾病的研究中发现,蛋白磷酸酶PP-1,PP-2A的特异抑制剂Okadaic acid(OA)作为细胞骨架抑制因子,可使在体及离体培养的神经细胞模拟微管相关蛋白tau的过度磷酸化,建立拟老年痴呆(AD)模型,病理上可导致神经细胞骨架结构改变包括:突触消失,胞体变圆,轴突回缩等形态改变,轴突、树突微管的解聚以及胞质微管的坍塌。Li等研究发现,OA可通过抑制PP-1诱导基因表达引起兔晶体上皮细胞凋亡。我们前期实验发现由于OA抑制细胞骨架的作用,影响人Tenon’s囊成纤维细胞的增殖,可能成为潜在的抗增殖药物。
本实验我们进一步观察了OA对培养的人Tenon’s囊成纤维细胞及小梁细胞骨架的抑制作用,并初步观察了其降眼压作用。为在细胞信号通路寻找有效的抗增殖及降眼压药物提供实验及理论依据。
方法
(1)IL-1B对兔眼的降眼压作用及毒副作用观察:随机将兔分为A、B、C、D四组,A、B、C各组分别结膜下注射不同浓度的IL-1β(100ng/ml,400ng/ml,800n咖1),D组点用400n咖lIL一1p,分别于用药前及用药后0.5、1、2、3、4、5、6小时,表面麻醉后采用气眼压计测定眼压。再结膜下注射IL.1B 400ng/ml,100μl,每日1次,连续2周,进一步作眼毒副作用观察,包括眼前后节,闪光ERG检查及组织病理学观察;同时观察单次结膜下注射大剂量IL-1β 800ng/ml-5μg/ml对眼部的毒副作用。
(2)IL-1β对青光眼猴的降眼压作用观察:制作激光青光眼猴模型,分别选用IL-1β 10ng/ml,100μl,100ng/ml,100μl,400ng/ml,100μl剂量,对动物进行结膜下注射观察;选用400ng/ml,100μl剂量,对动物进行点眼,分别于用药前及用药后0.5、1、2、3、4、5、6小时,表面麻醉后采用气眼压计测定眼压,并观察对眼前后节有无毒性。此外,再用400ng/mlIL-1β结膜下注射与分别点用市售的0.5﹪Timolol,2﹪pilocarpin及0.005﹪latanoprost滴眼剂的降眼压作用相比较。猴眼重复实验的药物洗脱期为两周以上。
(3)不同方法应用IL-1β后的眼房水浓度分析:采用400ng/mlIL-1 β分别对兔及猴眼行结膜下注射及点眼,分别于用药后不同时间,表面麻醉后抽取房水100μl,用放射免疫法检测房水中IL-1β浓度。
(4)IL-1β降低眼压的机制探讨:体外培养人眼小梁细胞,采用Elisa法观察IL-1β对细胞MMP-3表达的影响;同时,对兔眼结膜下注射IL-1β后,抽取房水,观察对房水中TNFα的影响。
(5)Okadaic acid对人Tenon’s囊成纤维细胞、小梁细胞骨架的抑制作用及降眼压作用观察:培养人眼Tenon’s囊成纤维细胞及小梁细胞,分别观察OA对该两种细胞形态及骨架结构的影响,同时用OA点兔眼,观察其对兔眼压的影响。
结果
(1)IL-1β对兔眼的降眼压作用及毒副作用观察:采用SPSS12.0统计学软件对不同剂量IL-1β兔眼结膜下注射后降眼压幅度进行分析,结果发现,400ng/mlIL-1β兔眼结膜下注射后降眼压幅度最大,与100ng/mlIL-1β相比,具有统计学显著性差异,P<0.05;而与800ng/mlIL-1β相比,最大降眼压幅度无统计学显著性差异,P>0.05;800ng/mlIL-1β与100ng/mlIL-1β相比,无统计学显著性差异,P>0.05。点眼组眼压与对照组无统计学显著性差异,P>0.05。采用400ng/ml IL-1β每日一次,连续结膜下注射2周,未见明显的眼毒性作用。
(2)IL-1β对青光眼猴的降眼压作用观察:采用SPSS12.0统计学软件对10ng/ml,100ng/ml及400ng/ml三组剂量IL-1β猴眼结膜下注射后的眼压下降差值进行分析,结果发现,在本实验剂量范围内,随剂量增大,眼压下降幅度增高,400ng/ml IL-1β猴眼结膜下注射后最大眼压下降差值较其它两组大,具有显著的统计学差异,P<0.05。而分别点用市售的0.5﹪Timolol,2﹪pilocarpin及0.005﹪latanoprost对青光眼猴均有明显的降眼压作用,但与结膜下注射400ng/mlIL-1β相比,各组药物最大降眼压幅度之间无统计学显著性差异,P>0.05。用400ng/ml IL-1B对青光眼猴眼点眼,结果用药眼与对照眼相比,眼压下降无统计学差异,P>0.05。单次猴眼结膜下注射400ng/mlIl-1β,未见明显毒性作用。
(3)不同方法应用IL-1β后的眼房水浓度分析:结果发现结膜下注射后3小时,兔眼及猴眼房水中IL-1β浓度较对照眼相比明显增高,P<0.05;而点眼各组房水中IL-1β浓度无显著差异,P>0.05。
(4)IL-1β降低眼压的机制探讨:向培养的人眼小梁细胞中加入IL-1β,可见Il-1β刺激细胞2-24小时后,细胞上清液中MMP3表达增高,与对照组相比,具有显著的统计学差异,P<0.01。兔眼结膜下注射Il-1β后6小时,用药眼房水中TNFα含量较对照眼房水中TNFα含量明显下降,P<0.05。
(5)Okadaic acid对人Tenon’s囊成纤维细胞、小梁细胞骨架的抑制作用及降眼压作用观察:OA可引起培养的人眼Tenon’s囊成纤维细胞及小梁细胞形态变圆,骨架收缩,导致部分细胞脱落:同时,可见OA对兔眼具有明显的降眼压作用。单次点药后未见明显毒性作用。
结论
本实验发现IL-1β可能通过刺激MMP-3表达对兔眼及青光眼猴眼具有明显的降眼压作用;OA可能通过对细胞骨架的影响,对兔眼具有明显的降眼压作用。但其降眼压机制尚有待进一步阐明。