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编号:10224026
重组人碱性成纤维细胞生长因子对恒河猴眼激光视网膜损伤的治疗作用
http://www.100md.com 《中国激光医学杂志》 1999年第2期
     作者:张杰 钱焕文 单清 任华 焦振宇

    单位:军事医学科学院放射医学研究所北京市,100850

    关键词:成纤维细胞生长因子,碱性;视网膜;激光

    中国激光医学杂志990208摘要:目的:探讨重组人碱性成纤维细胞生长因子(recombinant human basic fibroblast growth factor,rhbFGF)对激光眼损伤的治疗作用。

    方法:将采用氩离子激光照射(功率180~270 mW)致视网膜损伤的恒河猴分4组,每组4只。其中2组动物自照射后11~12 h开始每3天1次分别球后注射rhbFGF 1 μg/kg和2 μg/kg,1组动物于相同时间注射地塞米松1 mg/kg作为阳性对照,另1组为照射对照组。激光照射后即刻和7、14、21、28天行眼底彩色照相,记录激光损伤灶的形态变化,每天进行检眼镜观察。每组各有1只猴于照射后7、14、21、28天行双眼球摘出术,分别作眼底组织学和超微结构观察。
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    结果:与地塞米松组和照射对照组比较,rhbFGF治疗组动物视网膜损伤斑明显变浅淡,色素沉着减少,视网膜损伤斑面积明显缩小(P<0.05),愈合修复较快。rhbFGF不仅能促进视网膜损伤区的细胞增生,而且能减少视细胞的损伤和缺失。

    结论:rhbFGF对激光视网膜损伤有明显的治疗作用,有良好的临床应用前景。

    Therapeutic Effect of Recombinant Human Basic Fibroblast Growth Factor

    on Laser Induced Retina Injuries in Rhesus Monkeys

    ZHANG Jie, QIAN Huanwen, SHAN Qing, REN Hua, JIAO Zhenyu
, 百拇医药
    Institute of Radiation Medicine, Academy of Military Medical Sciences, Beijing, 100850

    ABSTRACT Objective To study what effect rhbFGF has on laser-induced ratina injuries.

    Methods 16 rhesus monkeys whose retinas were injured by argon ion laser (180-270 mW, exposed for 300 ms) were devided into four groups, 4 animals each. Two groups were injected postbulbarly with 1 μg/kg and 2 μg/kg rhbFGF, respectively, 11-12 h after the monkeys were exposed to laser irradiation. The third group was treated with 1 mg/kg dexamethasone as positive control and the fouth group was the control group. Funduscopy was performed 0, 7, 14, 21 and 28 days after the procedure and the changes of the injured spots were recorded. Four monkeys from each groups were killed on 7, 14, 21 and 28 days after the treatments too and the eyes were used to make histological and ultrastructurral observation.
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    Results rhbFGF can markedly reduce the retina pigmentation, lessen the extent of injury sopts (P<0.05 ) and accelerate the healing and restoration process. It not only promotes cell proliferation in damaged retinal zones, but also abates cell loss and deletion.

    Conclusions rhbFGF has significant therapeutic effect on retinal injuries and it is hopeful for its clinical application.

    Key words Fibroblast growth factor, basic; Retina; Lasers
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    随着激光在各行业中的应用,激光眼损伤发病率呈上升趋势,但目前尚缺少有效的治疗方法。碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)在体内具有刺激血管生长、加速创伤愈合以及促进神经损伤修复等功能。已有文献报道激光眼损伤后bFGF在视网膜有较高的表达[1],但尚未见报道将其蛋白产品用于治疗此类疾病。重组人碱性成纤维细胞生长因子是利用基因工程技术,在大肠杆菌中表达、纯化而获得的一种细胞因子。大量的动物实验结果证明,rhbFGF能促进神经前体细胞分化,促进类神经元细胞分裂,对体内神经元有营养作用,并能促进神经胶质细胞分裂增殖[2]。rhbFGF的问世使应用bFGF治疗激光眼损伤成为可能,本研究采用氩离子激光对恒河猴眼进行损伤照射造模,用rhbFGF治疗激光视网膜损伤,以期评价rhbFGF作为药物的疗效。

    材料与方法

    一、动物
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    恒河猴由本院实验动物中心提供,3岁龄,体重3.0~4.0 kg,进入实验室后,每笼1只,适应性饲养1周,每天定时饲以军事医学科学院实验动物中心为猴制作的标准饲料,自由饮水。实验室定时通风,光照良好,自然室温。

    二、激光视网膜损伤模型复制

    实验动物用0.5%复方托品酰胺滴眼散瞳,15%噻胺酮按10 mg/kg肌内注射麻醉。将三面镜置于结膜囊内,以极微弱的指示光源瞄准眼底后极部黄斑周围,采用氩离子激光(功率180~270 mW)进行照射,每眼照射10~15个凝固斑,每点光斑直径10 mm,照光时间300 ms。

    三、实验分组

    将眼底接受激光照射后的恒河猴随机分成4组,每组4只。其中2组为rhbFGF治疗组,于照射后11~12 h分别球后注射rhbFGF(海南华康生物制品研究所生产)1 μg/kg和2 μg/kg,每3天1次,至施行眼球摘出术前1天止。给药时间为上午8~9时。球后注射用6号针头从眼球眶下缘中外1/3交界处刺入皮肤,稍向鼻上方进针约2.5 cm,回抽注射器无回血后缓慢注射药液。1组为地塞米松治疗组,于照射后球后注射地塞米松(江苏扬州制药厂生产)
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    1 mg/kg,用药时间、方法和次数同rhbFGF组。另1组为照射对照组。

    四、观察指标及检测方法

    1.眼底照相和检眼镜观察 于照射后即刻、7、14、21和28天进行眼底彩色照相,记录损伤灶的形态变化并于照射后28天内每天观察眼底视网膜损伤的发展或恢复情况。

    2.光镜和电镜观察 每组各有1只猴于照射后7、14、21和28天施双眼球摘出术,1只眼固定于含10%甲醛的苦味酸中,行常规石蜡包埋,作5 μm连续切片,HE染色,于光镜下观察;另1只眼用2.5%戊二醛固定,行常规电镜超薄切片,于电镜下观察超微结构变化。

    3.损伤斑定量分析 采用MIAS-300图像分析仪,对眼底照相底片或彩色相片进行扫描,采用双盲法随机挑选每眼的3个凝固斑,测量照射后不同时间眼底激光损伤斑的面积,对所得数据进行微机程序化处理,定量分析激光眼底损伤斑的愈合修复情况。
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    五、统计学处理

    根据《新药药效研究中统计处理的指导原则》,实验结果的计量资料以0201.gif (124 bytes)±s表示,用具有一个重复测量的两因素方差分析进行各给药组与照射对照组之间差异的显著性检验。

    结果

    一、眼底照相及检眼镜观察

    各组猴激光照射后即刻眼底照射点表现为圆形瓷白色凝固斑,边界尚清楚。照射对照组猴照射后1~3天,视网膜发生水肿、渗出,凝固斑增大,边界相对比较模糊;至照射后7天,水肿渗出逐渐消退,凝固斑部分吸收而呈现出形态不规则的黄白色斑块,并有色素沉着;观察至28天,损伤斑继续缩小,或残存色素斑。rhbFGF治疗组于照射后第3天也发生视网膜水肿和凝固斑扩大,但第7天开始损伤斑吸收修复表现明显好于照射对照组,较早进入色素沉着阶段,且与照射对照组相比色素沉着少。地塞米松治疗组于激光照射后第3天视网膜水肿和凝固斑扩大不明显,第7天开始修复,表现与照射对照组情形相似。
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    二、损伤斑面积定量分析

    激光照射后不同时间各组猴视网膜损伤斑面积定量分析结果见表1。rhbFGF 1 μg/kg治疗组照射后7、14和28天视网膜损伤斑面积明显小于照射对照组(P<0.05);2 μg/kg治疗组照射后28天损伤斑面积明显小于照射对照组(P<0.01)。地塞米松治疗组视网膜损伤斑面积与照射对照组比较,差异无显著意义(P>0.05),14天时损伤斑面积大于rhbFGF 1.0 μg/kg治疗组(P<0.05)。

    三、组织病理学观察

    照射后3天,照射对照组和各治疗组猴视网膜激光损伤区均表现为视网膜隆起,视网膜下间隙有渗出液及黑色素颗粒呈聚集或散在分布,内外核层细胞排列紊乱,严重者表现为部分或全部细胞坏死、脱落、缺失;神经节细胞层结构紊乱,或模糊不清,或有空泡形成。其中,照射对照组损伤区中央的外核层细胞缺失最为严重。
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    表1 激光照射后不同时间各组猴视网膜损伤斑面积比较(0201.gif (124 bytes)±s)

    Tab.1 The injury area of monkey retina at different times after the treatment with intraocular injection of rhbFGF(0201.gif (124 bytes)±s) 时间(天)

    Time(day)

    猴眼数

, 百拇医药     Eyes

    视网膜损伤斑数

    No. of

    injury spots

    猴视网膜损伤面积绝对值 The injury area of monkey retina (mm2)

    照射对照

    Control group

    rhbFGF治疗组 rhbFGF treatment groups

    地塞米松组

    Dexamethasone group
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    1 μg/kg

    2 μg/kg

    0

    8

    24

    0.403±0.059

    0.387±0.066

    0.359±0.067

    0.402±0.045

    7

    8

    24

    0.139±0.023
, 百拇医药
    0.108±0.010*

    0.105±0.025

    0.148±0.031

    14

    6

    18

    0.107±0.011

    0.070±0.012*#

    0.365±0.045

    0.136±0.031

    21
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    4

    12

    0.110±0.019

    0.056±0.004

    0.079±0.025

    0.129±0.065

    28

    2

    6

    0.100±0.021

    0.070±0.013*

    0.062±0.017**
, 百拇医药
    0.078±0.017

    注:与照射对照组比较 Compared with the control group,* P<0.05 ** P<0.01 与地塞米松组比较 Compared with the dexamethasone

    (1 mg/kg) group,# P<0.05

    照射后7天,rhbFGF治疗组猴视网膜损伤区均有不同程度的细胞增生,rhbFGF 2.0 μg/kg治疗组细胞增生更为明显。地塞米松治疗组也可见少许细胞增生。

    照射后14天,照射对照组视网膜仍明显隆起,视网膜下间隙仍有渗出液,内外核层可见个别新生细胞;而rhbFGF治疗组均有较明显的新生细胞出现。

    照射后21天,照射对照组与14天时比较变化不大,rhbFGF 2.0 μg/kg治疗组有明显的新生细胞。
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    照射后28天与21天比较,各组变化均不大。

    四、超微结构观察

    照射后7天,照射对照组猴视网膜视细胞内外节数量明显减少,极少量残存者排列不整,外节盘膜层状结构紊乱;内节线粒体肿胀、嵴消失。此外视网膜外核层细胞有明显的细胞变性、坏死征象,表现为核固缩、胞质内各亚细胞结构崩解、消失。rhbFGF治疗组猴视细胞内外节仅有少量缺失,未见明显的外核层细胞细胞变性、坏死。

    照射后21天,照射对照组与7天时比较无明显变化。rhbFGF两种剂量治疗组均较照射对照组表现出更好的修复现象,即外节盘膜层状排列的结构清晰、整齐,内节线粒体丰富、呈椭圆形,结构完整,外核层细胞排列整齐,核染色质分布正常,核膜清晰,胞质内可见结构完整的线粒体、粗面内质网及糖原颗粒等亚细胞结构,其中以rhbFGF 2.0 μg/kg 组较明显。地塞米松治疗组未显示出明显的修复现象,主要表现为外节盘膜明显减少,残存者排列不整,内节线粒体空泡变性,嵴断裂或消失,以及外核层细胞变性、固缩等。
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    讨论

    激光对视网膜的损伤主要为视细胞、色素上皮细胞及外核层细胞的凋亡及坏死。bFGF在许多细胞中具有致有丝分裂,促进细胞活力的作用,对于维持视网膜神经元细胞及光感受器细胞的生存有一定疗效。文献报道,长时间激光照射会引起大鼠视网膜照射点周围视杆细胞内源性bFGF表达增高,大鼠长期暴露在强光下会上调视网膜中bFGF的表达,对视网膜施以外源性bFGF可促进损伤的恢复,激光致视网膜损伤过程中bFGF的组织定位及时相已经明确[3],但对视网膜损伤机制的研究尚在进行。据报道,bFGF能防止轴突切开术造成的雪旺细胞系凋亡;在成纤维细胞中,它使MdM2癌蛋白上调,减低内源性p53的激活,使bax的启动子转录活性失效;bFGF可上调B细胞慢性淋巴型白血病细胞系中bcl-2基因的表达,从而引起细胞凋亡的延迟[4],由此推断,bFGF可能是通过某些基因作用于细胞凋亡过程,加快损伤恢复。

    对激光眼损伤的处理,目前临床所采取的方法同眼底常见病变的方法基本相同,主要是控制炎性反应、促进出血及渗出的吸收、增加眼组织营养等,常给予地塞米松、维生素、能量合剂等药物治疗,尚缺少针对眼底病变进行治疗的有效药物。本实验旨在明确bFGF的疗效,为临床应用提供依据。
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    本实验中对于rhbFGF剂量的选择,主要是基于文献报道[3-5]。选择每3天1次给药是因为球后注射对眼有损伤,如果注射频繁,可能给眼内带来损伤,因而使结果混淆。由表1可以看出,损伤斑面积在各组均呈下降趋势,眼底照片也显示2.0 μg/kg治疗组14天损伤斑亦呈此规律,但该组照射后14天损伤斑面积远大于7天和21天,推测可能是实验记录误差。

    本组实验结果表明,恒河猴眼经激光照射致视网膜损伤后,采用球后注射rhbFGF的方法进行治疗,可使激光视网膜损伤斑明显变浅淡,色素沉着减少,损伤斑面积明显缩小,促进视网膜损伤区的细胞增生,减少视细胞的损伤和缺失,加速愈合修复。与临床常用的糖皮质激素地塞米松比较,rhbFGF对激光视网膜损伤的治疗作用更明显,提示它有可能成为治疗激光视网膜损伤的首选药物。 参考文献

    [1] Chu Y, Humphrey MF, Alder VV. Immunocytochemical localization of basic fibroblast growth factor and glial fibrillary acidic protein after laser photocoagulation in the Royal College of Surgeons rat. Aust N Z J Ophthalmol, 1998, 26:87-96.
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    [2] Konig A, Menzel T, Lynen S. Basic fibroblast growth factor (bFGF) upregulates the expression of bcl-2 in B cell chronic lymphocytic leukemia cell lines resulting in delaying apoptosis. Leukemia, 1997, 11:258-65.

    [3] Hou JG, Cohen G, Mytilineou C. Basic fibroblast growth factor stimulation of glial cells protects dopamine neurons from 6-hydroxydopamine toxicity: involvement of the glutathione system. J Neurochem, 1997, 69:76-83.
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    [4] Lewis GP, Fisher SK, Anderson DH. Fate of biotinylated basic fibroblast growth factor in retina following intravitreous injection. Exp Eye Res, 1996, 62:109-324.

    [5] Borhani H, Peyman GA, Rahimy MH. Vitreoretinal toxicity of basic fibroblast growth factor. Int Ophthalmol, 1993, 17:195-199.

    收稿日期:1998-11-23, 百拇医药