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编号:10286831
表皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子及5-氟尿嘧啶对培养的人视网膜色素上皮损伤愈合的体外研究
http://www.100md.com 《中华眼科杂志》 1999年第2期
     作者:陈明 蓝平 高明宏 吴景天

    单位:110003 沈阳,中国医科大学第二临床学院眼科(陈明);中国人民解放军沈阳军区陆军总医院眼科(蓝平、高明宏);中国医科大学第一临床学院眼科(吴景天)

    关键词:色素上皮;眼;表皮生长因子-尿抑胃素;成纤维细胞生长因子;碱性;氟尿嘧啶;伤口愈合

    表皮生长因子 【摘要】 目的 定量观察表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)及5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-Fu)对人视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)细胞迁移与增殖能力的影响,探讨EGF、bFGF及5-Fu在增殖性玻璃体视网膜病变(proliferative vitreoretinopathy,PVR)形成及防治中的作用。方法 应用人RPE细胞损伤模型、细胞增殖曲线法,在倒置相差显微镜下观察人RPE细胞在各种条件作用下的损伤愈合与增殖过程。结果 在EGF、bFGF作用下,RPE细胞分别以迁移方式或扩散方式覆盖创面,前者使RPE细胞胞体延长呈纺锤形,细胞间隙明显加宽;后者使RPE细胞大而扁平呈梭形,细胞紧密排列。两者虽可加快RPE 细胞损伤愈合过程,但其作用甚微。5-Fu可明显降低RPE细胞增殖能力,但不影响其迁移功能。结论 EGF、bFGF单独应用对创伤愈合作用不明显。这两种生长因子在PVR中对RPE 细胞形态的影响可能与RPE细胞的转化密切相关。5-Fu仅能作为一种辅助治疗PVR的手段。
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    Effects of epidermal growth factor, basic fibroblast growth factor and 5-fluorouracil on human retinal pigment epithelial wound closure in vitro CHEN Ming, LAN Ping, GAO Minghong, et al. Department of Ophthalmology, The Second Clinical College of China Medical University, Shenyang 110003

    【Abstract】 Objective To study the effects of epidermal growth factor (EGF), basic fibroblast growth factor (bFGF) and 5-flurouracil (5-Fu) on the cell migration and proliferation. Methods Phase-contrast microscopy, cell proliferation assay and wound -closure were used to study the process of cell proliferation and wound healing in a model of human retinal pigment epithelial (RPE) cell damage. Results It was found that EGF mainly stimulated proliferation and the migration of indvidual RPE cells from the wound edge, and induced cellular elongation, while bFGF mainly promoted proliferation and spread of the confluent monolayer into the wound defect, and induced enlargement and flattening of cells. But the effects of EGF, bFGF on wound closure were not very significant ; 5-Fu inhibited the spread and proliferation of RPE cells, but had no effects on cell migration. Conclusions EGF and bFGF have no significant effects on wound-healing, perhaps their effects on cell morphology are very important in cell transformation in proliferative vitreoretinopathy (PVR), and 5-Fu can only be a subsidiary drug to prevent PVR.
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    【Key words】 Pigment epithelium, eye Epidermal growth factor-urogastrone Fibroblast growth factor, basic Fluorouracil Wound healing

    目前,众多学者认为增殖性玻璃体视网膜病变(proliferative vitreoretinopathy,PVR)是一种不适当的损伤愈合过程,人类组织病理学研究表明人视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)细胞通过迁移与增殖反应参与了该过程。近年来业已证明,一些生长因子在PVR的形成中发挥着不可低估的作用。因此,探讨生长因子与RPE细胞的关系,将为研究PVR的发病机制探索一条有效的途径。我们应用人RPE细胞损伤愈合模型定量观察表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)及5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-Fu)对人RPE细胞迁移与增殖能力的影响,探讨EGF、bFGF及5-Fu在PVR形成及防治中的作用。
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    材料与方法

    1.人RPE细胞培养及鉴定:选择死后24~72小时因角膜移植而去除角膜的人眼球(中国人民解放军沈阳军区陆军总医院眼库提供)行RPE细胞培养,用免疫荧光染色法检测RPE细胞角蛋白确定其纯度[1]

    2.人RPE细胞损伤愈合与增殖检测:培养的人RPE细胞第6代用于本实验。人RPE细胞损伤模型制作方法参见文献[2,3],并对其进行改进。对照组加入无血清DMEM培养液 1 ml;实验组分别给予1 ml DMEM培养液,内含10 ng/ml和100 ng/ml的EGF(美国Biotin Biomedicine公司产品)、10 ng/ml和100 ng/ml的bFGF(珠海东大集团生物工程公司产品)、10 μg/ml和25 μg/ml 的5-Fu及10%小牛血清。上述培养介质每隔48 h更换1次,以倒置相差显微镜(OLYMPUS CK2,JAPAN)连续观察RPE细胞在各种处理因素下的损伤愈合过程。分别于2、4、7及10天消化相应培养孔中细胞,以血细胞计数板计数,并检测RPE细胞在该状态下的增殖能力。
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    3.数据处理:全部数据输入计算机,以SAS统计软件包处理,主要采用两组均数比较的t检验和多组均数比较的方差分析。

    结果

    1.人RPE细胞培养及鉴定结果:培养的人RPE细胞第6代用于本实验。培养的RPE细胞可见典型的角蛋白中间丝网架(图1,2)。134-1.gif (13073 bytes)134-2.gif (13003 bytes)

    图1,2 培养的RPE细胞可见典型的角蛋白中间丝网架 2.RPE细胞损伤愈合检测结果:(1)对照组:在融合的RPE细胞单层做出直径为6 mm的损伤模型(图3),后加无血清的DMEM培养液。12 h可见单个RPE细胞自创伤边缘向细胞缺损区迁移。伤后36 h可见距创缘约8排的细胞体积逐渐增大,呈群体方式向损伤区扩散。(2)EGF组:伤后12 h 内创缘的RPE细胞已开始向缺损区迁移,细胞数明显多于对照组。36 h胞体呈典型伸展的纺锤形,其大多数细胞的纵轴方向指向损伤中心,同时创缘附近的多层RPE亦呈同样的形态改变向损伤区扩散。在整个迁移扩散过程中,因RPE细胞狭长故存在较大的细胞间隙。该损伤愈合过程以RPE细胞的迁移为主(图4),而EGF作用的最佳质量浓度为10 ng/ml。(3)bFGF组:损伤后36 h尚见RPE细胞自创缘处向缺损区迁移,细胞散在呈纺锤形。而其后为片状连续的大而扁平的RPE细胞,并以群体方式向中央扩散。在创伤愈合过程中,因RPE细胞体积较大且扁平呈梭形,故未见细胞间隙。其愈合过程以细胞扩散为主(图5),bFGF最佳作用的质量浓度为10 ng/ml。(4)5-Fu组:损伤后12 h,可见RPE细胞开始自创缘处发生迁移。至36 h迁移的细胞明显增多,细胞狭长,呈索条状,形成大片的细胞间隙。未见RPE细胞以群体方式向中央扩散,此后愈合过程减缓且停滞。第6天,培养孔中的所有RPE细胞均发生显著的胞浆皱缩,导致RPE细胞呈线条状,露出大面积的细胞间隙(图6)。在该愈合过程中,25 μg/ml的5-Fu已使部分RPE细胞脱离培养板且悬浮于培养液中。在10 μg/ml的5-Fu作用下,RPE细胞尚能存活,损伤后72 h细胞增殖及愈合过程近乎停滞。(5)小牛血清组:伤后12 h可见明显的RPE细胞迁移与扩散,与对照组相比,细胞形态与大小差异无显著性(P>0.05),至第8天时创面已愈合。134-3.gif (18794 bytes)134-4.gif (22882 bytes)
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    图3 在融合的RPE细胞单层作出直径为6mm的损伤模型

    图4 在EGF作用下,该损伤愈合过程以RPE细胞迁移为主(第6天)134-5.gif (19816 bytes)134-6.gif (18586 bytes)

    图5 在bFGF作用下,该损伤愈合过程以RPE细胞扩散为主(第6天)

    图6 在5-Fu作用下,RPE发生显著的胞浆皱缩,呈线条状,露出大面积的细胞间隙(第6天)

    3.RPE细胞增殖检测结果:上述各处理因素作用下,细胞计数与时间的关系如图6。残余面积与时间的关系如图7。135-1.gif (3905 bytes)
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    图6 损伤后RPE单层细胞密度与时间关系135-2.gif (4033 bytes)

    图7 损伤后RPE单层残余面积与时间关系

    讨论

    体外研究业已证明,在人RPE细胞损伤愈合过程中可出现两种形式的细胞移位,以填补细胞单层的缺损处。一种移位方式称为迁移(migration),此时损伤边缘的单个细胞打破与邻近细胞的连接而进入损伤区域。另一种移位方式称为扩散(spreading),此时损伤边缘及邻近的融合单层细胞以群体方式进入缺损区。但在损伤愈合过程中究竟采用何种方式或以何种方式为主却由多种因素决定。

    1.EGF及bFGF对RPE细胞形态、迁移与扩散的影响:就对照组的观察结果可知,RPE在正常情况下,细胞就具有迁移、扩散及增殖反应,不同因素对其影响不同。EGF引起的细胞形态改变同Joyce等[4]的报道基本一致。该报道称EGF可使兔角膜内皮细胞延长,打破细胞间连接以单个方式迁移。同时报道EGF可压制角膜内皮的扩散反应,但在本研究中,未见其对RPE细胞产生同样作用。究其原因可能与细胞种类的差异有关。关于bFGF对细胞形态的影响,文献报道不一,Hoppenreijs等[5]报道,bFGF使牛角膜内皮细胞增大、延伸呈纤维细胞状,细胞间连接较少。而本结果显示,在bFGF作用下,RPE细胞连接紧密,细胞间隙少见。其生长方式的差异可能与细胞类型有关。此外本结果提示,与对照组相比,bFGF可轻度抑制RPE细胞的迁移反应。
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    2.5-Fu对RPE细胞形态、迁移与扩散的影响:Verstraeten等[2]报道,10 ng/ml的5-Fu作用9天后,可使牛的RPE细胞呈多角形,体积稍大似气球状,明显抑制RPE细胞迁移与增殖。本结果表明,5-Fu尽管明显降低RPE细胞增殖能力并明显抑制RPE细胞的扩散反应,但对其迁移功能影响很小。上述的结果差异可能与物种、实验方法及细胞融合状态有关。以往的体内、外研究亦证实5-Fu不影响RPE细胞的迁移能力。由于5-Fu仅作用于细胞增殖与扩散这一环节,对损伤愈合的最初反应(迁移)几乎不具任何影响,而恰恰细胞的迁移在PVR的发病机制中起主要作用,因此,该药物仅能作为一种辅助治疗手段,并非理想的临床治疗PVR药物。

    3.小牛血清对RPE细胞形态、迁移与扩散的影响:本文小牛血清组于第8天创面愈合,与对照组相比,细胞形态与大小差异无显著性;EGF和bFGF组于第10天愈合。小牛血清中可能含有多种生长因子,因此其促损伤愈合速度最快,且反应各种生长因子的综合作用;同时也提示玻璃体出血在PVR形成中的重要作用。
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    4.上述各处理因素对RPE细胞损伤愈合的影响:由图7可见,与对照组相比,EGF与bFGF均可加快RPE细胞损伤愈合过程,但这种作用很小,因为在第10天对照组的缺损面积已有96%被RPE细胞所覆盖,EGF、bFGF与对照组之间差异无显著性(P>0.05)。与此相反,5-Fu对创伤愈合过程的抑制作用显著,第10天,尚有约64%的损伤区域未被RPE所覆盖,与其它组相比,差异有显著性(P<0.01)。由此可见,PVR的形成并非单一生长因子的作用,多种生长因子的综合作用可能在其发病机制中意义重大。

    5.上述各处理因素对RPE细胞增殖的影响:由图6可见,与对照组相比,EGF和bFGF分别使RPE细胞总数增加46%和24%,而5-Fu使之降低39%。可见,在生长因子作用下,RPE细胞在迁移和扩散过程中,伴发着增殖反应。但在损伤愈合过程中,迁移和扩散反应并非与增殖反应成正比。

    上述研究结果表明,EGF和bFGF的单独作用对创伤愈合作用不明显,但均可引起RPE细胞显著的形态改变。已有众多学者认为,在PVR的发病过程中,RPE细胞可以向多种细胞转化,呈现出多种细胞的形态及功能。因此,EGF、bFGF对RPE细胞形态的影响可能在RPE细胞的转化中起一定作用。
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    参考文献

    1 陈明,吴景天. 表皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子对人视网膜色素上皮细胞DNA合成的影响.中华眼底病杂志,1998,14:98-100.

    2 Verstraeten TC, Buzney SM, Macdonald SG, et al. Retinal pigment epithelium wound closure in vitro:pharmacologic inhibition. Invest Ophthalmol Vis Sci, 1990,31:481-488.

    3 Soltau JB, McLaughlin BJ.Effects of growth factors on wound healing in serum-deprived kitten corneal endothelial cell cultures. Cornea, 1993,12:208-215.
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    4 Joyce NC, Meklir B, Neufeld AH. In vitro pharmacologic separation of corneal endothelial migration and spreading responses. Invest Ophthalmol Vis Sci, 1990,31:1816-1826.

    5 Hoppenreijs VP, Pels E, Vrensen GF, et al. Basic fibroblast growth factor stimulates corneal endothelial cell growth and endothelial wound healing of human corneas. Invest Ophthalmol Vis Sci, 1994,35:931-944.

    (收稿:1998-03-27 修回:1998-11-30), 百拇医药