不同途径移植人脐带间充质干细胞影响糖尿病鼠视网膜病变发展的实验研究

摘要

目的：
　　观察尾静脉注射和玻璃体腔移植人脐带间充质干细胞(human umbilicalmesenchymal stem cells，hUCMSCs)后糖尿病(diabetes mellitus，DM)大鼠血糖水平及视网膜功能变化、视网膜脑源性神经营养因子(brain-derivedneurotrophic factor，BDNF)的表达情况，研究hUCMSCs在糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)治疗中的可能机制，为进一步明确hUCMSCs对DR的治疗作用奠定基础。
　　方法：
　　尾静脉注射链脲佐菌素(streptozocin，STZ)诱导SD大鼠DR模型。将45只大鼠随机分为DR组(B组)、尾静脉注射1*10^6～7 hUCMSCs组0.5ml(C组)、尾静脉注射安慰剂组0.5ml(D组)、玻璃体腔注射1*10^6～7 hUCMSCs组2μl(E组)、玻璃体腔注射安慰剂组2μl(F组)。正常对照组(A组，8只)和B组无处理。成模后每2-4w进行血糖监测。采用FITC-dextran荧光造影视网膜铺片和苏木精-伊红(HE)染色观察视网膜形态学变化；使用闪光视网膜电图(Flash electroretinogram，F-ERG)评估视网膜功能；采用免疫组织化学法观察视网膜BDNF阳性染色的情况，Image-Pro Plus6.0图像处理分析软件分析各组视网膜切片染色区的平均累积光密度(integrated optic density，IOD)；实时荧光定量PCR(RT-PCR)检测视网膜中BDNF mRNA的相对表达量。采用SPSS17.0统计软件，组间数据比较采用独立样本t检验、单因素方差分析、Kruskal-Wallis检验和LSD-t检验进行统计学分析，P<0.05为差异具有统计学意义。
　　结果：
　　1.血糖水平监测：干预前，DM大鼠血糖较高，与同期正常组大鼠相比差异均有统计学意义(P=0.000)。干预后，各组血糖相比均具有显著性差异(P=0.000)。C组血糖在各时间点与其余组之间均具有显著性差异(P<0.01)，该组2w与4w相比差异具有显著性(P=0.012)。
　　2.FITC-dextran荧光造影视网膜铺片：A组正常大鼠视网膜血管走形良好，血管管壁平滑，未见视网膜微血管瘤和视网膜新生血管形成。DM大鼠视网膜血管走形迂曲、扩张，可见微动脉瘤，血管呈串珠样改变，血管周围可见高荧光渗漏及周边大片无灌注区。
　　3.F-ERG：各组暗适应a、b波峰潜时、暗适应b波振幅及振荡电位(oscilatorypotentials，OPs)总振幅比较，差异均有显著性(P<0.05)；各组暗适应a波振幅比较，差异均无显著性(P>0.05)。
　　4.HE染色：A组正常大鼠视网膜各层细胞排列整齐，细胞形态基本正常。B、D、F组大鼠视网膜各层细胞结构排列紊乱，各层细胞数减少，内界膜不完整，部分出现局部增厚；视网膜内血管扩张，血管内皮细胞增殖。C、E组各层结构排列较紊乱，RGCs、周细胞等各层细胞数较少，未见明显扩张血管，C组偶见内界膜缺失区域。
　　5.免疫组织化学染色：A组BDNF表达呈阳性，阳性细胞边界清晰，主要位于视网膜神经节细胞层，其他视网膜层内均有表达。B、D、F组BDNF弱阳性表达，各层表达量明显减少，阳性着色较浅。C、E组BDNF表达增多，E组更为明显。各时间点各组间视网膜BDNF蛋白表达差异均有统计学意义(P=0.000)。B、D、F组BDNF蛋白的表达量随时间逐渐减少，三者在各时间点相比差异均无显著性(p>0.05)。C、E组BDNF蛋白的表达量随时间逐渐增加，6w、8w时分别与其他5组相比差异均具有显著性(P<0.01)。5个DR组BDNF蛋白的表达量随时间变化差异均有显著性(P<0.01)。
　　6.RT-PCR检测视网膜BDNF mRNA的相对表达量：2w时5个DR组间视网膜BDNF mRNA相对表达量差异无显著性(P=0.301)。4w、6w、8w相比差异均具有显著性(P=0.000)，C、E组与B、D、F组相比，差异均具有显著性(P<0.01)。C组与E组相比，仅8w时差异具有显著性(P=0.009)。5组组内BDNF mRNA的相对表达量均有显著性差异(P<0.01)。
　　结论：
　　1.尾静脉注射hUCMSCs能够显著降低血糖水平；
　　2.尾静脉或玻璃体腔注射hUCMSCs均可改善DR视网膜功能，增加BDNF的表达，其中玻璃体腔注射效果更佳；
　　3.DR早期即会对RGCs、周细胞等各层细胞造成损伤；
　　4.DR早期即引起BDNF的表达降低，视网膜神经功能减退。