引用本文: 魯丹, 王康, 李娜, 于書靜, 王艷玲, 李明銘, 郭建友. 后Tenon囊下注射曲安奈德對激光光凝后糖尿病大鼠視網膜炎癥相關細胞因子表達的影響. 中華眼底病雜志, 2014, 30(2): 171-174. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2014.02.013 復制
炎癥相關細胞因子表達的升高在改變血視網膜屏障(BRB)通透性及糖尿病黃斑水腫(DME)發生發展過程中起重要作用[1]。視網膜激光光凝可以誘發炎癥因子的釋放,使大量白細胞在后極部堆積,導致血管內皮生長因子(VEGF)、白細胞介素-6(IL-6)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等炎癥相關細胞因子表達也大大升高[1]。玻璃體內注射糖皮質激素治療DME,能減輕由視網膜激光光凝引起的BRB破壞,但其風險大、并發癥多。而后Tenon囊下注射曲安奈德(TA)治療DME具有療效顯著、并發癥少、侵襲性小、可重復性高等優勢[2]。為此,我們觀察了后Tenon囊下注射TA對激光光凝治療后糖尿病大鼠視網膜中VEGF、IL-6、TNF-α表達的影響,以期從炎癥相關細胞因子表達的角度認識DME的發生發展過程。現將結果報道如下。
1 材料和方法
雄性Brown Norway健康大鼠48只,鼠齡8~10周,體重200~250 g,由北京維通利華公司動物實驗室提供。按1 ml/100 g的劑量,對所有大鼠腹腔注射配備好的鏈脲佐菌素(STZ)溶液建立糖尿病大鼠模型。5 d后剪尾取血測其血糖,以≥250 mg/dl為建模成功。所有大鼠建模成功。將大鼠分為實驗組、對照組、空白組,分別為20、20、8只大鼠。實驗組、對照組采用0.3%戊巴比妥鈉1 ml/100 g腹腔注射麻醉,激光光凝大鼠一半視網膜(圖 1)。激光參數:波長100 μm,曝光時間0.05 s,能量50 mW。為便于統計實驗數據,僅激光光凝大鼠鼻側視網膜,每只眼400點激光斑。實驗組大鼠于顳下方向角鞏膜緣后1 mm處用1 ml注射器25號針頭,自外直肌及下直肌之間沿鞏膜面進入赤道后部,注射40 mg/ml的TA(意大利Lisapharma公司)50 μl。對照組采用相同方法注射生理鹽水50 μl。注藥完成后,采用0.3%泰利必妥眼藥水點眼預防感染。空白組不作任何處理。

空氣栓塞法處死所有大鼠,取全部視網膜組織。應用熒光定量聚合酶鏈反應(PCR)測定激光光凝后1、3、7 d大鼠視網膜VEGF、IL-6、TNF-α mRNA表達。根據美國生物技術信息中心(NCBI)數據庫中VEGF、IL-6、TNF-α基因序列,采用Primer Premier 5.0軟件設計引物序列。以β-肌動蛋白(β-actin)為內參照。VEGF上游引物5′-GAAAGCCCATGAAG TGGTGAA-3′,下游引物5′-TCCGCATGATCTGC ATAGTGA-3′,擴增片段長度為202堿基對(bp);IL-6上游引物5′-TCTCTCCGCAAGAGACTTCC-3′,下游引物5′-TCTTGGTCCTTAGCCACTCC-3′,擴增片段長度為190 bp;TNF-α上游引物5′-GCCAATG GCATGGATCTCAAAG-3′,下游引物5′-CAGAGC AATGACTCCAAAGT-3′,擴增片段長度為133 bp;β-actin上游引物5′-ACGTTGACATCCGTAAAGA C-3′,下游引物5′-GGACTCATCGTACTCCTGCT-3′,擴增片段長度為239 bp。PCR擴增條件為95℃變性5 min,94℃ 30 s,54℃ 30 s,72℃ 1 min,共40個循環,最后72℃延伸5 min。反應結束后,儀器自動生成循環閾值(CT)。實驗重復3次。根據測得的樣品CT值,以2-ΔΔCT表示目的基因mRNA表達的相對值。
采用150μl勻漿液,以離心半徑10 cm,轉速10 000 r/min對大鼠視網膜組織離心15 min。取上清液,以Bradford法進行蛋白定量后,酶聯免疫吸附試驗(ELISA)測定激光光凝后1、3、7 d大鼠視網膜組織中VEGF、IL-6、TNF-α的蛋白表達。
采用SPSS 19.0統計軟件進行統計學分析。所有數據以均數±標準差(
2 結果
空白組VEGF mRNA表達為1.15±0.73。激光光凝后1、3、7 d,實驗組VEGF mRNA表達分別為1.28±0.89、1.62±0.89、2.00±0.43;對照組VEGF mRNA表達分別為2.04±0.83、1.92±0.52、2.01±0.97。實驗組和對照組分別與空白組比較,各時間點VEGF mRNA表達均明顯升高,差異均有統計學意義(P<0.05)。實驗組VEGF mRNA表達較對照組下降,但激光光凝后1 d,兩組VEGF mRNA表達間差異無統計學意義(P>0.05);激光光凝后3、7 d,兩組間VEGF mRNA表達差異有統計學意義(P<0.05)(圖 2)。

空白組IL-6 mRNA表達為1.05±0.40。激光光凝后1、3、7 d,實驗組IL-6 mRNA表達分別為1.76±0.33、2.49±1.01、2.00±0.43;對照組IL-6 mRNA表達分別為2.62±0.63、3.60±1.24、3.13±1.13。實驗組和對照組IL-6 mRNA表達于激光光凝后3 d達到峰值,激光光凝后7 d較激光光凝后3 d變化不明顯。實驗組和對照組分別與空白組比較,各時間點IL-6 mRNA表達均明顯升高,差異均有統計學意義(P<0.05)。實驗組各時間點IL-6 mRNA表達較對照組下降,兩組IL-6 mRNA表達比較,差異均有統計學意義(P<0.05)(圖 3)。

空白組TNF-α mRNA表達為1.05±0.39。激光光凝后1、3、7 d,實驗組TNF-α mRNA表達分別為1.81±0.74、2.72±0.85、2.22±0.74;對照組TNF-α mRNA表達分別為1.99±0.94、2.62±0.55、3.03±0.87。實驗組和對照組分別與空白組比較,各時間點TNF-α mRNA表達明顯升高,差異均有統計學意義(P<0.05)。實驗組各時間點TNF-α mRNA表達較對照組下降,兩組TNF-α mRNA表達比較,差異均有統計學意義(P<0.05)(圖 4)。

空白組VEGF蛋白表達為9.42±2.25。激光光凝后1、3、7 d,實驗組VEGF蛋白表達分別為11.16±1.81、18.26±3.30、19.28±2.69;對照組VEGF蛋白表達分別為15.22±2.07、24.38±4.80、24.72±3.38。實驗組和對照組分別與空白組比較,各時間點VEGF蛋白表達均明顯升高,差異均有統計學意義(P<0.05)。實驗組各時間點VEGF蛋白表達均較對照組下降,兩組VEGF蛋白表達比較,差異均有統計學意義(P<0.05)(圖 5)。

空白組IL-6蛋白表達為23.40±4.09。激光光凝后1、3、7 d,實驗組IL-6蛋白表達分別為32.87±5.65、43.83±10.97、46.56±14.47;對照組IL-6蛋白表達分別為44.47±8.17、61.73±13.46、67.07±14.13。實驗組和對照組分別與空白組比較,各時間點IL-6蛋白表達均明顯升高,差異均有統計學意義(P<0.05)。實驗組各時間點IL-6蛋白表達較對照組下降,兩組IL-6蛋白表達比較,差異均有統計學意義(P<0.05)(圖 6)。

空白組TNF-α蛋白表達為24.78±7.65。激光光凝后1、3、7 d,實驗組TNF-α蛋白表達分別為32.87±6.56、52.04±8.11、47.84±8.85;對照組TNF-α蛋白表達分別為44.49±8.17、68.48±16.11、71.43±15.32。實驗組和對照組分別與空白組比較,各時間點TNF-α蛋白表達均明顯升高,差異均有統計學意義(P<0.05)。實驗組各時間點TNF-α蛋白表達較對照組下降,兩組TNF-α蛋白表達比較,差異均有統計學意義(P<0.05)(圖 7)。

3 討論
激光光凝可以抑制糖尿病視網膜病變(DR)患者視力的進一步下降,但其也可能加劇患者黃斑水腫的發生,從而導致視力的惡化[3, 4]。Nonaka等[5]研究發現,激光光凝大鼠一半視網膜能導致光凝區及非光凝區視網膜微血管內白細胞活動性增加、聚集,多種炎癥因子分泌增多,進而導致血管通透性增加,引起視網膜水腫。說明激光光凝引起黃斑水腫的機制除與激光的熱效應破壞有關外,主要還與激光誘導的炎癥反應有關。TA是一種人工合成的長效糖皮質激素,作用于眼組織的主要效果是降低細胞的免疫反應、抑制炎癥反應、降低炎癥血管的滲透性。但玻璃體腔注射的風險較大,眼內炎、白內障、眼內出血、視網膜脫離、青光眼等嚴重危及視力的并發癥時有發生[6]。而后Tenon囊下注射TA對于阻止BRB的進一步破壞有很好的療效,可以減少由激光光凝引起的炎癥反應,迅速降低黃斑中心凹厚度,從而減少了長期黃斑水腫對視網膜造成的損傷[7]。因此本研究采用后Tenon囊下注射TA,并觀察了其對激光光凝治療后糖尿病大鼠視網膜中VEGF、IL-6、TNF-α表達的影響。
VEGF是目前所知最強的內皮細胞選擇性促有絲分裂因子和血管生成因子,可特異性作用于內皮細胞,從而增加血管的通透性并參與新生血管的形成。本研究結果顯示,激光光凝后1 d即可造成VEGF高表達,并在激光光凝后3、7 d保持在較高水平。推測在DR的早期,除高血糖可以誘導VEGF表達增加外,缺血缺氧也可能是誘導VEGF表達的一個重要因素,并可能進一步影響視網膜內皮細胞增生活動。
IL-6可直接導致BRB的通透性增高,還可以間接誘導VEGF表達,加重BRB的破壞,最終導致DME。Hoekzema等[8]報道,糖尿病大鼠眼內注射IL-6后,可引起房水和玻璃體蛋白濃度增加。表明IL-6作為一種重要炎癥介質,可直接引發眼內炎癥反應,引起白細胞聚集和血管通透性改變,導致視網膜毛細血管內蛋白滲漏、血眼屏障破壞。Koskela等[9]研究發現,IL-6在DR的病理過程中起重要作用,并且與糖尿病發展病程呈線性相關,可以作為DME發生的預警。與之相同,本研究結果顯示,激光光凝后1、3、7 d,IL-6表達持續升高。可見激光光凝在短時間內即可引起IL-6的高表達,說明IL-6在激光光凝引起的黃斑水腫中具有重要的意義。
TNF-α可直接損傷BRB,增加視網膜血管通透性,可增加VEGF的表達,刺激細胞產生IL-6等細胞因子,增強視網膜局部炎癥反應;可刺激血管外基質過量產生和血管細胞增生,導致眼內新生血管形成。Sfikakis等[10]研究發現,DR患者在應用抗TNF-α抗體治療后,黃斑水腫明顯減輕,提示TNF-α可能促進DR發展。Demircan等[11]報道,增生型DR患者血清、玻璃體中TNF-α含量均明顯高于正常者,提示TNF-α在增生型DR新生血管形成過程中發揮重要作用。本研究結果顯示,TNF-α表達在激光光凝后1、3、7 d均明顯升高。說明TNF-α可能與激光光凝引起的黃斑水腫密切相關。
我們還發現,實驗組VEGF、IL-6、TNF-α表達均較對照組明顯下降。說明后Tenon囊下注射TA對激光光凝所致的VEGF、IL-6、TNF-α表達升高有明顯的抑制作用,從而抑制了炎癥反應,降低了黃斑水腫對視網膜造成的損傷。
本研究結果表明,激光光凝后VEGF、IL-6、TNF-α表達的升高在改變BRB通透性以及DME發生發展過程中起重要作用。三者相互影響,協同作用,共同參與DR及激光光凝后加重黃斑水腫的發展過程。而后Tenon囊下注射TA能通過抑制VEGF、IL-6、TNF-α的高表達,從而有效阻止黃斑水腫的加劇。
炎癥相關細胞因子表達的升高在改變血視網膜屏障(BRB)通透性及糖尿病黃斑水腫(DME)發生發展過程中起重要作用[1]。視網膜激光光凝可以誘發炎癥因子的釋放,使大量白細胞在后極部堆積,導致血管內皮生長因子(VEGF)、白細胞介素-6(IL-6)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等炎癥相關細胞因子表達也大大升高[1]。玻璃體內注射糖皮質激素治療DME,能減輕由視網膜激光光凝引起的BRB破壞,但其風險大、并發癥多。而后Tenon囊下注射曲安奈德(TA)治療DME具有療效顯著、并發癥少、侵襲性小、可重復性高等優勢[2]。為此,我們觀察了后Tenon囊下注射TA對激光光凝治療后糖尿病大鼠視網膜中VEGF、IL-6、TNF-α表達的影響,以期從炎癥相關細胞因子表達的角度認識DME的發生發展過程。現將結果報道如下。
1 材料和方法
雄性Brown Norway健康大鼠48只,鼠齡8~10周,體重200~250 g,由北京維通利華公司動物實驗室提供。按1 ml/100 g的劑量,對所有大鼠腹腔注射配備好的鏈脲佐菌素(STZ)溶液建立糖尿病大鼠模型。5 d后剪尾取血測其血糖,以≥250 mg/dl為建模成功。所有大鼠建模成功。將大鼠分為實驗組、對照組、空白組,分別為20、20、8只大鼠。實驗組、對照組采用0.3%戊巴比妥鈉1 ml/100 g腹腔注射麻醉,激光光凝大鼠一半視網膜(圖 1)。激光參數:波長100 μm,曝光時間0.05 s,能量50 mW。為便于統計實驗數據,僅激光光凝大鼠鼻側視網膜,每只眼400點激光斑。實驗組大鼠于顳下方向角鞏膜緣后1 mm處用1 ml注射器25號針頭,自外直肌及下直肌之間沿鞏膜面進入赤道后部,注射40 mg/ml的TA(意大利Lisapharma公司)50 μl。對照組采用相同方法注射生理鹽水50 μl。注藥完成后,采用0.3%泰利必妥眼藥水點眼預防感染。空白組不作任何處理。

空氣栓塞法處死所有大鼠,取全部視網膜組織。應用熒光定量聚合酶鏈反應(PCR)測定激光光凝后1、3、7 d大鼠視網膜VEGF、IL-6、TNF-α mRNA表達。根據美國生物技術信息中心(NCBI)數據庫中VEGF、IL-6、TNF-α基因序列,采用Primer Premier 5.0軟件設計引物序列。以β-肌動蛋白(β-actin)為內參照。VEGF上游引物5′-GAAAGCCCATGAAG TGGTGAA-3′,下游引物5′-TCCGCATGATCTGC ATAGTGA-3′,擴增片段長度為202堿基對(bp);IL-6上游引物5′-TCTCTCCGCAAGAGACTTCC-3′,下游引物5′-TCTTGGTCCTTAGCCACTCC-3′,擴增片段長度為190 bp;TNF-α上游引物5′-GCCAATG GCATGGATCTCAAAG-3′,下游引物5′-CAGAGC AATGACTCCAAAGT-3′,擴增片段長度為133 bp;β-actin上游引物5′-ACGTTGACATCCGTAAAGA C-3′,下游引物5′-GGACTCATCGTACTCCTGCT-3′,擴增片段長度為239 bp。PCR擴增條件為95℃變性5 min,94℃ 30 s,54℃ 30 s,72℃ 1 min,共40個循環,最后72℃延伸5 min。反應結束后,儀器自動生成循環閾值(CT)。實驗重復3次。根據測得的樣品CT值,以2-ΔΔCT表示目的基因mRNA表達的相對值。
采用150μl勻漿液,以離心半徑10 cm,轉速10 000 r/min對大鼠視網膜組織離心15 min。取上清液,以Bradford法進行蛋白定量后,酶聯免疫吸附試驗(ELISA)測定激光光凝后1、3、7 d大鼠視網膜組織中VEGF、IL-6、TNF-α的蛋白表達。
采用SPSS 19.0統計軟件進行統計學分析。所有數據以均數±標準差(
2 結果
空白組VEGF mRNA表達為1.15±0.73。激光光凝后1、3、7 d,實驗組VEGF mRNA表達分別為1.28±0.89、1.62±0.89、2.00±0.43;對照組VEGF mRNA表達分別為2.04±0.83、1.92±0.52、2.01±0.97。實驗組和對照組分別與空白組比較,各時間點VEGF mRNA表達均明顯升高,差異均有統計學意義(P<0.05)。實驗組VEGF mRNA表達較對照組下降,但激光光凝后1 d,兩組VEGF mRNA表達間差異無統計學意義(P>0.05);激光光凝后3、7 d,兩組間VEGF mRNA表達差異有統計學意義(P<0.05)(圖 2)。

空白組IL-6 mRNA表達為1.05±0.40。激光光凝后1、3、7 d,實驗組IL-6 mRNA表達分別為1.76±0.33、2.49±1.01、2.00±0.43;對照組IL-6 mRNA表達分別為2.62±0.63、3.60±1.24、3.13±1.13。實驗組和對照組IL-6 mRNA表達于激光光凝后3 d達到峰值,激光光凝后7 d較激光光凝后3 d變化不明顯。實驗組和對照組分別與空白組比較,各時間點IL-6 mRNA表達均明顯升高,差異均有統計學意義(P<0.05)。實驗組各時間點IL-6 mRNA表達較對照組下降,兩組IL-6 mRNA表達比較,差異均有統計學意義(P<0.05)(圖 3)。

空白組TNF-α mRNA表達為1.05±0.39。激光光凝后1、3、7 d,實驗組TNF-α mRNA表達分別為1.81±0.74、2.72±0.85、2.22±0.74;對照組TNF-α mRNA表達分別為1.99±0.94、2.62±0.55、3.03±0.87。實驗組和對照組分別與空白組比較,各時間點TNF-α mRNA表達明顯升高,差異均有統計學意義(P<0.05)。實驗組各時間點TNF-α mRNA表達較對照組下降,兩組TNF-α mRNA表達比較,差異均有統計學意義(P<0.05)(圖 4)。

空白組VEGF蛋白表達為9.42±2.25。激光光凝后1、3、7 d,實驗組VEGF蛋白表達分別為11.16±1.81、18.26±3.30、19.28±2.69;對照組VEGF蛋白表達分別為15.22±2.07、24.38±4.80、24.72±3.38。實驗組和對照組分別與空白組比較,各時間點VEGF蛋白表達均明顯升高,差異均有統計學意義(P<0.05)。實驗組各時間點VEGF蛋白表達均較對照組下降,兩組VEGF蛋白表達比較,差異均有統計學意義(P<0.05)(圖 5)。

空白組IL-6蛋白表達為23.40±4.09。激光光凝后1、3、7 d,實驗組IL-6蛋白表達分別為32.87±5.65、43.83±10.97、46.56±14.47;對照組IL-6蛋白表達分別為44.47±8.17、61.73±13.46、67.07±14.13。實驗組和對照組分別與空白組比較,各時間點IL-6蛋白表達均明顯升高,差異均有統計學意義(P<0.05)。實驗組各時間點IL-6蛋白表達較對照組下降,兩組IL-6蛋白表達比較,差異均有統計學意義(P<0.05)(圖 6)。

空白組TNF-α蛋白表達為24.78±7.65。激光光凝后1、3、7 d,實驗組TNF-α蛋白表達分別為32.87±6.56、52.04±8.11、47.84±8.85;對照組TNF-α蛋白表達分別為44.49±8.17、68.48±16.11、71.43±15.32。實驗組和對照組分別與空白組比較,各時間點TNF-α蛋白表達均明顯升高,差異均有統計學意義(P<0.05)。實驗組各時間點TNF-α蛋白表達較對照組下降,兩組TNF-α蛋白表達比較,差異均有統計學意義(P<0.05)(圖 7)。

3 討論
激光光凝可以抑制糖尿病視網膜病變(DR)患者視力的進一步下降,但其也可能加劇患者黃斑水腫的發生,從而導致視力的惡化[3, 4]。Nonaka等[5]研究發現,激光光凝大鼠一半視網膜能導致光凝區及非光凝區視網膜微血管內白細胞活動性增加、聚集,多種炎癥因子分泌增多,進而導致血管通透性增加,引起視網膜水腫。說明激光光凝引起黃斑水腫的機制除與激光的熱效應破壞有關外,主要還與激光誘導的炎癥反應有關。TA是一種人工合成的長效糖皮質激素,作用于眼組織的主要效果是降低細胞的免疫反應、抑制炎癥反應、降低炎癥血管的滲透性。但玻璃體腔注射的風險較大,眼內炎、白內障、眼內出血、視網膜脫離、青光眼等嚴重危及視力的并發癥時有發生[6]。而后Tenon囊下注射TA對于阻止BRB的進一步破壞有很好的療效,可以減少由激光光凝引起的炎癥反應,迅速降低黃斑中心凹厚度,從而減少了長期黃斑水腫對視網膜造成的損傷[7]。因此本研究采用后Tenon囊下注射TA,并觀察了其對激光光凝治療后糖尿病大鼠視網膜中VEGF、IL-6、TNF-α表達的影響。
VEGF是目前所知最強的內皮細胞選擇性促有絲分裂因子和血管生成因子,可特異性作用于內皮細胞,從而增加血管的通透性并參與新生血管的形成。本研究結果顯示,激光光凝后1 d即可造成VEGF高表達,并在激光光凝后3、7 d保持在較高水平。推測在DR的早期,除高血糖可以誘導VEGF表達增加外,缺血缺氧也可能是誘導VEGF表達的一個重要因素,并可能進一步影響視網膜內皮細胞增生活動。
IL-6可直接導致BRB的通透性增高,還可以間接誘導VEGF表達,加重BRB的破壞,最終導致DME。Hoekzema等[8]報道,糖尿病大鼠眼內注射IL-6后,可引起房水和玻璃體蛋白濃度增加。表明IL-6作為一種重要炎癥介質,可直接引發眼內炎癥反應,引起白細胞聚集和血管通透性改變,導致視網膜毛細血管內蛋白滲漏、血眼屏障破壞。Koskela等[9]研究發現,IL-6在DR的病理過程中起重要作用,并且與糖尿病發展病程呈線性相關,可以作為DME發生的預警。與之相同,本研究結果顯示,激光光凝后1、3、7 d,IL-6表達持續升高。可見激光光凝在短時間內即可引起IL-6的高表達,說明IL-6在激光光凝引起的黃斑水腫中具有重要的意義。
TNF-α可直接損傷BRB,增加視網膜血管通透性,可增加VEGF的表達,刺激細胞產生IL-6等細胞因子,增強視網膜局部炎癥反應;可刺激血管外基質過量產生和血管細胞增生,導致眼內新生血管形成。Sfikakis等[10]研究發現,DR患者在應用抗TNF-α抗體治療后,黃斑水腫明顯減輕,提示TNF-α可能促進DR發展。Demircan等[11]報道,增生型DR患者血清、玻璃體中TNF-α含量均明顯高于正常者,提示TNF-α在增生型DR新生血管形成過程中發揮重要作用。本研究結果顯示,TNF-α表達在激光光凝后1、3、7 d均明顯升高。說明TNF-α可能與激光光凝引起的黃斑水腫密切相關。
我們還發現,實驗組VEGF、IL-6、TNF-α表達均較對照組明顯下降。說明后Tenon囊下注射TA對激光光凝所致的VEGF、IL-6、TNF-α表達升高有明顯的抑制作用,從而抑制了炎癥反應,降低了黃斑水腫對視網膜造成的損傷。
本研究結果表明,激光光凝后VEGF、IL-6、TNF-α表達的升高在改變BRB通透性以及DME發生發展過程中起重要作用。三者相互影響,協同作用,共同參與DR及激光光凝后加重黃斑水腫的發展過程。而后Tenon囊下注射TA能通過抑制VEGF、IL-6、TNF-α的高表達,從而有效阻止黃斑水腫的加劇。