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编号:10288024
PRK后兔角膜上皮表达TGF-αmRNA增加***
http://www.100md.com 《眼科》 1999年第4期
     作者:钟一声 程枫 周颖明 廉井财 王康孙

    单位:钟一声 周颖明 廉井财 王康孙 上海第二医科大学瑞金医院眼科中心,200025程枫;上海第二医科大学人类基因治疗研究中心

    关键词:激光手术;近视/外科学;角膜基质;转化生长因子α

    PRK后兔角膜上皮表达TGF 摘 要 目的:为研究角膜上皮下混浊(haze)形成的发生机理,检测激光角膜光学切除术(photorefractive keratectomy,PRK)后角膜上皮和基质表达转移生长因子-α(transforming growth factor-α,TGF-α)的变化。方法:新西兰白兔16只,随机分成4组,其中12只施行PRK。于术后1、2、3个月用裂隙灯显微镜观察haze形成情况,并用原位核酸分子杂交方法,检测角膜上皮和基质TGF-αmRNA的表达。结果:PRK后1个月已有haze形成,2个月haze最明显,术后3个月haze减轻或消失。正常角膜上皮有TGF-αmRNA表达,基质中未见其表达。PRK后角膜上皮表达TGF-αmRNA增加,且以术后1、2个月表达最明显。TGF-αmRNA表达强弱与形成haze的轻重相关。结论:TGF-α参与PRK后伤口愈合过程,且调节着haze的形成和发展
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    分类号 R778.11

    The increase of expression level of TGF-α mRNA in the rabbit corneal epithelium after photorefractive keratectomy

    Zhong Yisheng …

    Ophthalmol CHN.-1999,8(4).-223~225(Ophthalmic Center,Ruijin Hospital,Shanghai Second Medical University,Shanghai 200025)

    In order to study the mechanism of haze formation and investigate the expression changes of transforming growth factor-α(TGF-α) mRNA in corneal epithelium and stroma after photorefractive keratectomy (PRK),sixteen white rabbits were randomly divided into 4 groups,and PRK was performed on each eyes of 12 rabbits.The haze formation was examined under a slit-lamp microscope at the 1st,2nd and 3rd month after PRK,and the expression of TGF-α mRNA was detected with in situ hybridization.The cornea haze had formed at the 1st month after PRK.The most obvious haze formation was observed at the 2nd month,and decreased and disappeared at the 3rd month after PRK.TGF-α mRNA expression was present on the normal corneal epithelium and not on the corneal stroma.The capacity for corneal epithelium expression of TGF-α mRNA increased after PRK,and the peak appeared on the 1st or 2nd month.The extent for expression of TGF-α mRNA was relative to the haze formation.TGF-α takes part in promoting corneal wound healing after PRK and may contribute to corneal haze formation and development.
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    Subject terms Laser surgery;Myopia/surg;Corneal stroma;Transforming growth factor-α

    激光角膜光学切除术(photorefractive keratectomy,PRK)治疗近视眼是一安全而有效的方法。然而,术后角膜上皮下混浊(haze)的发生使其缺乏应有的预见性,使屈光结果不稳定。PRK后角膜伤口的愈合与普通角膜伤口愈合有着相似性,是一复杂的生物学过程。目前对PRK后伤口愈合的组织学研究报道较多[1],但对其分子水平调节的认识仍不完全。本文旨在研究PRK后转移生长因子-α(transforming growth factor-α,TGF-α)mRNA在角膜的表达变化,探讨其在术后伤口愈合过程中的作用。

    1 材料和方法

    1.1 动物模型建立
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    取新西兰健康大白兔16只,体重2.5~3kg,无眼疾病。随机分为正常对照组(4只)、PRK后1个月组(4只)、2个月组(4只)和3个月组(4只)。戊巴比妥钠兔耳缘静脉麻醉后,以1%Alcaine滴眼表面麻醉,按常规方法施行PRK,术后结膜囊涂金霉素眼膏。使用激光器为Chiron Vision 117-C型(USA),输入-8.0D切削程序,切削深度156μm,光学消融直径5.6mm。激光参数为能量120mJ/cm2,频率10Hz。

    1.2 术后观察及处理

    PRK后1周内,每日用手持裂隙灯观察眼前段情况,并点0.25%氯霉素眼药水1次。PRK后1、2、3个月分别将兔耳缘静脉麻醉,裂隙灯检查角膜haze形成情况,并按Rai等[2]haze分级标准(0级—角膜完全透明;0.5级—用间接斜照法能见角膜轻微混浊;1级—较小的混浊,用直接和弥散光难以辨清;2级—易见的混浊;3级—浓密混浊,眼内结构可见度明显降低;4级—角膜完全混浊,进行分级并记录。无菌下摘除眼球,剪下完整角膜,将角膜一分为二,迅速投入液氮中保存备用。同样方法获得对照组角膜并保存。
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    1.3 TGF-αmRNA检测

    1.3.1 试剂 寡核苷酸探针TGF-α[3]:5’-GGACAGCTCGCTCTGCTAGCG-3’,经DNA合成仪合成。DIG 3’末端标记试剂盒和显色系统(Boehringer Mannheim公司);顺丁烯二酸和鲑鱼精DNA(Sigma公司);所有试剂均用DEPC水配制。

    1.3.2 探针标记 按标记试剂盒说明进行3’末端标记,标上DIG-11-ddUTP。

    1.3.3 实验器材处理 所有器材用DEPC水浸泡,高压消毒,玻璃器材250℃,2h干烤灭活RNA酶。载玻片经去污、去油并酸洗,使用前涂以多聚赖氨酸。

    1.3.4 原位杂交 角膜组织冰冻切片(厚约5μm),将对照组、术后1、2和3个月组切片按顺序粘于同一载玻片上,以保证杂交和显色条件一致。每份标本切片3张,干燥后用4%多聚甲醛固定15min,PBS洗涤;依次进行室温预杂交1h;37℃湿盒杂交16~18h;杂交后载玻片依次用2×SSC 15min,1×SSC 15min,0.5×SSC 37℃ 15min,0.5×SSC 15min,以洗去多余未杂交探针;2%绵羊血清室温封闭30min,加1∶1000抗体,室温2h;缓冲液Ⅰ洗涤15min×2次;加缓冲液Ⅱ(每ml含NBT 4.5μl,X-P 3.5μ1)置37℃暗反应4~5h;HE复染,显微镜观察结果。阴性对照:杂交液中使用未标记探针。
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    2 结果

    2.1 PRK后角膜伤口愈合情况

    PRK后5~7天角膜上皮层完全修复;术后1个月,可见1~2级haze形成;2个月时haze形成最明显,可达2~3级,未见到4级haze形成;术后3个月,已形成的haze明显减轻,仅见0.5~1级haze。

    2.2 TGF-αmRNA在角膜中的表达

    正常兔角膜和PRK后1、2、3个月兔角膜行TGF-α原位杂交,观察其mRNA表达,以上皮细胞浆和基质中有无蓝紫色杂交颗粒区分阳性和阴性表达,以颗粒着染浓密程度区分表达强弱。正常兔角膜上皮细胞有TGF-αmRNA表达,而基质中无TGF-αmRNA表达(图1)。PRK后角膜上皮层表达TGF-αmRNA增加,基质中仍未见TGF-α表达;PRK后1、2个月,角膜上皮细胞表达TGF-αmRNA明显较正常增强,且表达较高水平(图2);PRK后3个月,角膜上皮表达TGF-αmRNA有所减弱,但仍较正常表达强。PRK后角膜上皮表达TGF-α的强弱与haze形成的轻重呈平行关系,PRK后1、2个月,haze形成明显时,角膜上皮表达TGF-αmRNA亦较明显,3个月时,haze明显减轻,角膜上皮表达TGF-α亦减弱,表明TGF-α参与并调节haze的形成和发展。1101.gif (6048 bytes)
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    图1 正常角膜上皮TGF-αmRNA表达,基质中无表达)(400×)1102.gif (6442 bytes)

    图2 PRK后1个月,角膜上皮TGF-αmRNA表达明显增强(400×)

    3 讨论

    3.1 TGF-α的特性

    TGF-α是细胞因子家族中发现较早的一类细胞因子,目前对其前体结构的研究较为明确,通过cDNA分析发现TGF-α前体由160个氨基酸构成,其中100个氨基酸构成细胞外区域,25个氨基酸构成疏水的跨膜区域,35个氨基酸构成细胞浆区域[4]。TGF-α是由TGF-α前体通过裂解其细胞外区域而释放的多肽链,细胞外的疏水区域和位于其前端的启动子蛋氨酸构成N-端信号肽;在细胞外区域的丙氨酸和颉-颉氨酸之间通过特殊裂解而获得50个氨基酸的TGF-α片断,并且其通过三个二硫键结合成螺旋状;C端细胞浆区域富含半胱氨酸,一个或多个半胱氨酸与棕榈酸以共价键相结合,并且通过高尔基体和细胞膜调节TGF-α前体的释放,使其有效地裂解成TGF-α多肽[5]
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    TGF-α是一种双功能上皮细胞分裂剂,其作用依赖于TGF-α的给药方式和靶细胞的状态,低剂量的TGF-α能刺激角化细胞增殖,而在药物治疗剂量下则抑制上皮细胞的功能;在伤口愈合过程中,TGF-α能刺激角化细胞增殖和移行,同时诱导细胞产生细胞外基质促进伤口愈合[5]

    TGF-α的生物学作用由TGF-α受体所介导。已经证实TGF-α和EGF结合到同一EGF受体(EGF-receptor,EGFR),当TGF-α与EGFR结合时,胞浆内酪氨酸激酶被激活,诱导自身磷酸化反应而发挥TGF-α的生物学效应[6]

    3.2 TGF-α在角膜伤口愈合中的作用

    TGF-α可由角膜上皮细胞合成和分泌,泪液中亦存在外源性TGF-α,角膜上皮细胞、基质细胞和内皮细胞中均存在EGFR,TGF-α通过TGF-α-EGFR轴调节着角膜上皮细胞、基质细胞和内皮细胞的增殖、分化和移行,促进角膜伤口的愈合。同时TGF-α能促进角膜基质细胞TGF-β1和血小板源性生长因子受体-β(PDGF-receptor β,PDGFR-β)mRNA表达,能正向调节TGF-β1促进角膜基质细胞合成和分泌细胞外基质,并使角膜基质细胞更易与PDGF结合而促进角膜基质细胞的激活和分裂,进而间接促进角膜伤口的愈合[7]
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    3.3 PRK后角膜表达TGF-αmRNA的变化和意义

    PRK后haze的发生是由激活的角膜基质细胞分泌过多异常的胶原纤维所致。临床研究表明,haze形成的高峰期在术后2个月左右,术后6个月可以减轻或消退[8]。本实验中发现兔眼PRK后1个月时有haze形成,2个月时haze形成最明显,可达3级,3个月时haze减轻或消退,这与临床观察结果基本一致。

    TGF-α参与PRK后伤口愈合过程,本实验结果表明,PRK后角膜上皮表达TGF-α mRNA水平增加,且haze形成明显时,TGF-αmRNA表达亦明显。可以推测:PRK后角膜上皮合成和分泌TGF-α增加,通过TGF-α—EGFR轴促进角膜上皮和基质细胞增殖、分化、移行及基质产生,而加速角膜伤口的愈合,导致临床haze的发生。当然,haze的形成过程非常复杂,许多细胞因子及受体共同参与并调节其形成和发展,如果能从抑制细胞因子着手预防和治疗haze形成和发展,这将是一种极有前途的方法,尚待于进一步的研究。
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    ***上海市科学技术发展基金课题(批准号:974119039)

    4 参考文献

    1 钟一声,李翠萍.激光角膜光学切除术后伤口愈合的研究(综述).中国激光医学杂志,1998,7:170-173.

    2 Rai NS,Geiss Ⅲ MJ,Fantes F,et al.Healing of excimer laser ablated monkey corneas:an immunohistochemical evaluation.Arch Ophthalmol,1990,108:1604-1610.

    3 程枫,赵涵芳,章有章,等.大鼠浅Ⅱ度烧伤渗液细胞原位杂交生长因子mRNA表达.上海第二医科大学学报,1997,17(suppl):10-12.

    4 Brachmann R,Lindquist PB,Nagashima M,et al.Transmembrane TGF-α precursor activate EGF/TGF-α receptors.Cell,1989,56:691-700.
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    5 Burges AW.Epithelial growth factor and transforming growth factor α.Br Med Bull,1989,45:401-424.

    6 Waterfield MD.Growth factor receptors.Br Med Bull,1989,45:541-553.

    7 钟一声.TGF-α在角膜伤口愈合过程中的作用(综述).中国实用眼科杂志,1998,16:328-330.

    8 Gastry DS,Kerr Muir MG,Lohman CP,et al.The effect of topical corticosteroid on refractive outcome and corneal haze after photorefractive keratectomy.Arch Ophthalmol,1992,110:944-952.

    (1998-12-28收稿), 百拇医药