黄体酮对大鼠视神经损伤视网膜神经节细胞微管相关蛋白-1B和降钙素基因相关肽的影响

摘要

目的：视神经损伤是指外力对视神经的冲击性损伤，可导致患者部分或全部视力的丧失，是常见的致盲性眼病之一。目前临床上治疗本病主要以药物的早期应用为主，常以糖皮质激素、钙通道阻滞剂等多种药物合用，但治疗效果并不理想，因此，寻找一种安全、多效的神经保护类药物显得尤为重要。近年研究表明，激素类神经类固醇--黄体酮(progesterone，PROG)在创伤性脑损伤和脊髓损伤的动物实验中显示出了很好的神经保护作用，其所具有的抗缺血、抗凋亡和促进髓鞘合成等作用越来越受到关注，成为神经保护类药物新的研究热点，但PROG对视神经损伤的研究尚未见报道。
　　视神经是由视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells，RGCs)的轴突组合而成。视神经损伤后RGCs的进行性的变性、凋亡及其轴突的断裂是导致视功能下降的直接病理改变。研究表明，细胞骨架破坏和组织缺血、缺氧是引起RGCs变性、凋亡和阻碍轴突再生的重要因素。因此，如何促进细胞骨架再生和减轻组织缺血、缺氧状态成为保护RGCs、提高视功能的关键所在。微管相关蛋白(microtubule associated protein-1B，MAP-1B)是轴突生长和维持细胞骨架正常形态所必需的一种细胞骨架蛋白，在视神经损伤后RGCs的存活和轴突再生中起着重要的作用[7]。降钙素基因相关肽(calciton in gene-related peptide，CGRP)是一种广泛存在于神经系统的扩血管多肽，能够拮抗神经损伤后内皮素(ET)强烈的缩血管效应、改善神经元细胞的缺血、缺氧状态。本实验通过建立大鼠视神经损伤模型，观察腹腔注射PROG对视神经损伤早期RGCs的保护作用及其对视网膜MAP-1B及CGRP的影响，旨在为临床视神经保护治疗方面提供实验依据。
　　方法：选取月龄2个月的健康雄性SD大鼠60只，体重200g±20g，随机分为三组：正常对照组(不做任何处理)、实验对照组(制作右眼视神经夹伤模型[27]，给予0.9％Nacl8.0mg/kg腹腔注射)、实验治疗组(制作右眼视神经夹伤模型，给予PROG8.0mg/kg腹腔注射[21])，每组各20只。分别于术后1、3、7、14、28天取出大鼠右眼球制片。以视乳头上方2mm范围内的视网膜组织作为观察对象，HE染色光镜下观察视网膜形态学变化并计数RGCs存活数量，免疫组化染色半定量检测MAP-1B，CGRP在RGCs的表达情况，以阳性细胞染色的平均光密度值(The average optical densityvalue，AOD)来表示抗原表达量，AOD越高则阳性表达越强。统计结果以均数±标准差表示，实验数据采用SPSS13.0统计软件包进行统计学处理，同一组内不同时间点数据进行单因素方差分析(One-way ANOVA)，不同组间同一时间点数据进行配对t检验。P<0.05为差异有统计学意义，P<0.01为差异有显著统计学意义。
　　结果：
　　1.视网膜组织的光镜结果
　　1.1 视网膜神经节细胞的形态学改变正常对照组大鼠视网膜HE染色RGCs呈单层排列，大小不一，轮廓不规则，细胞边界较清晰。从胞核形态学可以分为大而浅染的细胞核以及小而深染的细胞核，后者居多。视神经损伤后实验对照组可见视网膜神经纤维层水肿，视网膜神经节细胞数目迅速减少，损伤早期部分节细胞出现水肿及空泡样改变，另有部分细胞出现核溶解以及胞浆淡染。实验治疗组视网膜形态改变较实验对照组轻，视网膜神经纤维层仅轻度水肿，视网膜神经节细胞数目减少缓慢，损伤早期细胞形态大致正常，只有少部分出现核溶解及胞浆淡染，晚期视网膜节细胞也出现水肿及空泡样改变。
　　1.2 视网膜神经节细胞数量改变正常对照组每×400光镜视野平均RGCs数29.90±0.54个；实验对照组1、3、7、14、28天每×400光镜视野平均RGCs数分别为27.06±0.61个，23.37±0.76个，13.93±0.88个，10.07±0.82个以及4.92±0.49个；实验治疗组各时间段平均RGCs数分别为28.99±0.36个，26.42±0.87个，17.43±0.85个，13.19±0.59个和7.07±0.75个。视神经损伤后两实验组RGCs数目均呈下降趋势，14天以前RGCs呈快速减少，14天以后RGCs减少速度变缓，1天时实验治疗组的RGCs数目高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，3～28天各时间段实验治疗组的RGCs数目高于对照组，差异均有显著统计学意义(P<0.01)，两实验组各时间段RGCs数目均低于正常对照组，差异有显著统计学意义(P<0.01)。(Table1，Fig21)
　　2.视网膜MAP-1B和CGRP免疫组化半定量检测：
　　2.1 MAP-1B在视网膜中的表达正常对照组大鼠视网膜中MAP-1B阳性呈棕黄色，主要表达于光感受器内节；弱阳性呈淡黄色，主要表达于少数RGCs胞浆和光感受器外节。视神经损伤后3天，视网膜神经节细胞MAP-1B呈棕黄色阳性表达，主要分布于RGCs的胞浆，而内核层细胞胞浆呈淡黄色弱阳性表达。
　　正常对照组视网膜RGCs层MAP-1B平均光密度值为：0.1544±0.01250；实验对照组3、7、14、28天视网膜MAP-1B的AOD分别为：0.2623±0.0734，0.2994±0.00811，0.2199±0.01944和0.1074±0.00632；实验治疗组各时间段视网膜MAP-1B的AOD较实验对照组高，分别为0.3029±0.01001，0.3619±0.01671，0.3989±0.01463以及0.1128±0.00578。视神经损伤后3天时实验对照组和治疗组RGCs层开始有MAP-1B阳性表达，实验对照组7天时MAP-1B表达最强，高于同组其它时间段，差异有统计学意义(p<0.05)，14天时表达明显减弱。实验治疗组14天内MAP-1B的表达逐渐增强，14天时最强，明显高于同组其它时间段(p<0.05)，表达部位同实验对照组。实验对照组与治疗组28天时MAP-1B的表达明显减弱，且两组差异无统计学意义(P>0.05)。实验对照组与治疗组的视网膜RGCs层MAP-1B的AOD均高于正常对照组，差异有统计学意义(p<0.05)。(Table2，Fig22)
　　2.2 CGRP在视网膜中的表达：
　　正常对照组大鼠CGRP主要在视网膜内丛状层和外丛状层表达，呈棕黄色，在少数RGCs胞浆可见淡黄色CGRP表达。视神经损伤后，视网膜神经节细胞内CGRP表达量增高，呈棕黄色。
　　正常对照组视网膜CGRP的AOD为：0.1544±0.01250；实验对照组3、7、14、28天视网膜CGRP的AOD分别为：0.2516±0.01156，0.3708±0.01185，0.2655±0.00960与0.1998±0.00540；实验治疗组各时间段视网膜CGRP的AOD分别为：0.2902±0.01733，0.3926±0.00765，0.2801±0.00446及0.2245±0.00672；视神经损伤后7天内两实验组大鼠视网膜神经节细胞CGRP阳性表达均逐渐增加，7天时表达最强，高于同组其它时间段，差异有统计学意义(p<0.05)，且3、7、14天时视网膜神经节细胞CGRP表达量实验治疗组均高于实验对照组，差异有显著统计学意义(p<0.01)。视神经损伤7天后两组大鼠视网膜神经节细胞CGRP阳性表达逐渐减弱，28天时降至最低，此时视网膜神经节细胞CGRP表达量实验治疗组高于实验对照组，差异有统计学意义(p<0.05)。(Table3，Fig23)
　　结论：
　　1.视神经损伤早期已出现视网膜神经节细胞的损伤和凋亡，而腹腔注射PROG可以减轻视网膜神经节细胞的损伤，延缓视网膜神经节细胞的凋亡。
　　2.视神经损伤后两实验组视网膜CGRP的表达量较正常组明显增高，而腹腔注射PROG可以增加CGRP在视网膜的表达，说明扩血管肽CGRP参与了视神经损伤和修复的过程，PROG保护视神经损伤的机制与增加扩血管肽CGRP表达有关。
　　3.视神经损伤后两实验组视网膜神经节细胞的MAP-1B表达量较正常组明显增高，而腹腔注射PROG可以增加视网膜神经节细胞MAP-1B的表达。说明细胞MAP-1B参与了视神经损伤和再生的过程，PROG保护视神经损伤、促进髓鞘再生的机制与增加细胞骨架蛋白MAP-1B的表达有关。
　　4.以上结果表明PROG可以改善视神经损伤早期视网膜神经节细胞的损害，其机制可能与增加细胞骨架蛋白MAP-1B和扩血管肽CGRP表达有关，从而对早期视神经损伤的治疗提供新思路。