張翔翔 何娜 何佳玲 呂志剛
(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬金華醫(yī)院 金華市中心醫(yī)院眼科 金華 321000)
后發(fā)性白內(nèi)障(posterior capsule opacification,PCO),又稱后囊膜混濁,是白內(nèi)障術(shù)后一種主要的遠(yuǎn)期并發(fā)癥。目前,國(guó)內(nèi)外預(yù)防PCO 發(fā)生的研究主要是通過(guò)提高手術(shù)技術(shù)、優(yōu)化人工晶狀體設(shè)計(jì)及藥理學(xué)方法等[1-2],但這些方法都無(wú)法安全、有效地預(yù)防遠(yuǎn)期PCO。我們前期研究[3]發(fā)現(xiàn),在兔后囊膜混濁晶狀體上皮細(xì)胞中存在端粒酶活性,端粒酶的激活使端粒長(zhǎng)度不斷延長(zhǎng),細(xì)胞獲得無(wú)限增殖的能力。通過(guò)抑制端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(telomerase reverse transcriptase,TERT)活性降低端粒酶活性,可以抑制端粒長(zhǎng)度的延長(zhǎng)[4]。我們提出假說(shuō):以端粒酶活性高度相關(guān)的催化亞基TERT 作為靶點(diǎn),通過(guò)小干擾RNA(small interfering RNA,siRNA)轉(zhuǎn)染,降低晶狀體上皮細(xì)胞端粒酶活性,能夠抑制PCO 的發(fā)生。為觀察靶向TERT 基因siRNA 對(duì)PCO 的抑制作用,初步探討靶向TERT 基因siRNA 眼內(nèi)應(yīng)用的安全性及有效性,我們進(jìn)行了如下研究。
1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
普通級(jí)健康新西蘭大白兔20只[采購(gòu)于杭州余杭科聯(lián)兔業(yè)專業(yè)合作社,許可證號(hào):SCXK(浙)2017-0004],3~4 月齡,雌雄不限,體重2.2~2.5 kg,實(shí)驗(yàn)前未經(jīng)任何處理,眼部檢查無(wú)異常。所有動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)前適應(yīng)性飼養(yǎng)2 周,分籠飼養(yǎng),自由進(jìn)食及飲水,保持動(dòng)物房室溫(25±2)℃,通風(fēng)良好。
1.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
靶向TERT 基因siRNA 重組腺病毒(TERT-siRNAAdv)( 蘇州吉瑪基因股份有限公司),序列為GCTGTTCAGCGTGCTCAATTA;戊巴比妥鈉、注射用苯巴比妥鈉(福建閩東力捷迅藥業(yè));醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉凝膠,0.5 mL/支(上海齊勝生物制劑有限公司);妥布霉素地塞米松滴眼液(Alcon 公司,美國(guó));手術(shù)顯微器械(江蘇明仁醫(yī)美器械);手術(shù)顯微鏡、眼前段照相儀(北京天諾翔科學(xué)儀器有限公司);超聲乳化儀(pulsar,Optikon 公司,意大利);手持裂隙燈顯微鏡(PSL Classic,keeler 公司,英國(guó));手持眼壓計(jì)(PRO,icare 公司,芬蘭)。
將20 只新西蘭大白兔采用自身對(duì)照方法,分為2 組,其中以右眼作為T(mén)ERT-siRNA-Adv 組(實(shí)驗(yàn)組),左眼作為陰性對(duì)照腺病毒Adv 組(對(duì)照組),每組20 眼。
由同一位經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師完成所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物所有眼別的手術(shù)。術(shù)前復(fù)方托吡卡胺滴眼液滴眼3 次,苯巴比妥鈉(1 mL/kg)+戊巴比妥鈉(12.5 mg/kg)經(jīng)兔耳緣靜脈進(jìn)行注射麻醉,行角膜切口后環(huán)形撕囊,直徑約5 mm,水分層,超聲乳化吸除晶狀體,角膜切口縫合1 針。術(shù)畢實(shí)驗(yàn)組前房?jī)?nèi)注入滴度為109PFU/mL 的TERT-siRNA-Adv 0.1 mL,對(duì)照組前房?jī)?nèi)注入滴度為109PFU/mL 的陰性對(duì)照Adv 0.1 mL。術(shù)后使用妥布霉素地塞米松滴眼液滴眼(每天4 次),復(fù)方托吡卡胺滴眼液滴眼(每天2 次),均使用2 周。
1.4.1 常規(guī)檢查
分別于術(shù)前,術(shù)后第1 天、1 周、2 周、4 周,用手持眼壓計(jì)行眼壓檢查,測(cè)量實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的眼壓;用手持裂隙燈顯微鏡觀察實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組角膜水腫、前房閃輝的情況。角膜水腫分級(jí)[5]:0 級(jí)為角膜透明;1 級(jí)為角膜薄霧狀水腫,內(nèi)皮面光滑,虹膜紋理尚清晰;2 級(jí)為角膜淺灰色水腫,內(nèi)皮面粗糙,虹膜紋理模糊;3 級(jí)為角膜彌漫性灰白色水腫,內(nèi)皮面龜裂狀,虹膜紋理視不清;4 級(jí)為角膜乳白色,眼內(nèi)結(jié)構(gòu)看不清。前房閃輝分級(jí)[6]:0 級(jí)為前房無(wú)閃輝;l 級(jí)為微弱的前房閃輝;2 級(jí)為中等程度前房閃輝,虹膜紋理可以辨別;3 級(jí)為虹膜紋理和晶狀體輪廓難以辨認(rèn);4 級(jí)為眼內(nèi)結(jié)構(gòu)不可辯,房水呈凝固狀態(tài),伴有大量纖維素性滲出。
1.4.2 后囊膜混濁檢查
落實(shí)建筑行業(yè)項(xiàng)目管理機(jī)制,綜合考慮項(xiàng)目登記的建筑業(yè)工程,能夠準(zhǔn)確掌握建筑項(xiàng)目的進(jìn)度,并對(duì)項(xiàng)目本身的申報(bào)納稅狀況以及開(kāi)具發(fā)票的情況進(jìn)行有效監(jiān)控。但是,增值稅管理模式是將納稅人作為主體,綜合考慮機(jī)構(gòu)所在區(qū)域的納稅基本原則,而所在區(qū)域的國(guó)稅機(jī)關(guān)要負(fù)責(zé)構(gòu)建相應(yīng)的監(jiān)控機(jī)制。但這種方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了現(xiàn)階段增值稅管理的范圍,直接增加了稅務(wù)機(jī)關(guān)的工作難度,很難對(duì)異地工程項(xiàng)目信息進(jìn)行有效掌握,進(jìn)而引發(fā)了虛開(kāi)發(fā)票或增加了稅源流失風(fēng)險(xiǎn),直接制約了建筑行業(yè)稅收征管工作的開(kāi)展。
于術(shù)后第1 周、2 周、3 周及4 周用手持裂隙燈顯微鏡觀察實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的后囊膜混濁情況,于術(shù)后第4 周用眼前段照相儀行后囊膜照相,觀察并評(píng)價(jià)后囊膜混濁分級(jí)情況。后囊膜混濁分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[7]:0 級(jí)為后囊膜無(wú)混濁;1 級(jí)為后囊膜輕度混濁并眼底可看清;2 級(jí)為中度混濁并眼底僅可看清部分結(jié)構(gòu);3 級(jí)為重度混濁且無(wú)法看清眼底。
1.4.3 眼內(nèi)組織病理檢查
術(shù)后第4 周空氣栓塞法處死兔子,摘取術(shù)眼用4%甲醛溶液固定3~5 d,經(jīng)梯度乙醇脫水,二甲苯清洗,石蠟包埋,切片,二甲苯脫蠟,梯度乙醇復(fù)水,無(wú)水乙醇、95%乙醇、80%乙醇、蒸餾水各15 min,蘇木精染色5 min,自來(lái)水沖洗,1%鹽酸乙醇分化30 s,自來(lái)水浸泡15 min,置伊紅液3~5 min,梯度乙醇脫水、二甲苯透明,中性樹(shù)膠封固,光學(xué)顯微鏡下觀察角膜、后囊膜、虹膜的各層組織結(jié)構(gòu)情況。
1.4.4 Western blot 法檢測(cè)
術(shù)后第4 周空氣栓塞法處死兔子,獲取后囊膜組織,磷酸鹽緩沖液(PBS)緩沖液洗滌3 次,制取小片標(biāo)本,加入含有PMSF 的RIPA 裂解液200 μL,10 000 轉(zhuǎn)/ min,離心5 min。收集上清液,BCA 法測(cè)定蛋白濃度后,加入SDS-PAGE 蛋白上樣緩沖液,煮沸10 min,分裝于EP 管中。每個(gè)樣品通過(guò)SDSPAGE 分離并轉(zhuǎn)移到PVDF 膜,在室溫下將膜在5%脫脂牛奶中封閉2 h,添加一抗后在4 ℃下孵育過(guò)夜,添加二抗后在室溫下孵育2 h。使用ECL 試劑盒測(cè)定免疫反應(yīng)性,并用ChemiDoc XRS 系統(tǒng)測(cè)定蛋白條帶灰度值。
所有數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0 軟件統(tǒng)計(jì)。計(jì)量數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示,采用重復(fù)測(cè)量?jī)梢蛩胤讲罘治鰧?duì)手術(shù)前后同組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)對(duì)2 組組間數(shù)據(jù)進(jìn)行比較;等級(jí)資料采用秩和檢驗(yàn)進(jìn)行比較;P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1.1 眼壓
2組兔子術(shù)前眼壓:實(shí)驗(yàn)組為(11.70±2.23)mmHg,對(duì)照組為(11.96±1.97)mmHg,2 組間術(shù)前眼壓比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-0.391,P=0.698)。實(shí)驗(yàn)組術(shù)后眼壓:術(shù)后第1 天為(19.28±5.38)mmHg,術(shù)后第1 周為(13.72±4.56)mmHg,術(shù)后第4 周為(12.14±3.94)mmHg,對(duì)照組同期眼壓為(18.83±3.36)、(12.62±4.53)及(12.17±3.29)mmHg,術(shù)后同期2 組間眼壓比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.321,P=0.750;t=0.762,P=0.451;t=-0.026,P=0.979)。2 組組內(nèi)比較:術(shù)后第1 天眼壓均升高,與術(shù)前眼壓比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),而術(shù)后第1 周眼壓較術(shù)前眼壓均偏高,但差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組術(shù)后均出現(xiàn)不同程度的角膜水腫。2 組均在術(shù)后第1 天角膜水腫最明顯,分級(jí)最高達(dá)3 級(jí),未見(jiàn)4 級(jí)角膜水腫表現(xiàn)。隨著時(shí)間延長(zhǎng),2 組角膜水腫均逐漸減輕,至術(shù)后第1 周,大部分角膜恢復(fù)透明。2 組間角膜水腫分級(jí)比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。
表1 2組術(shù)后角膜水腫分級(jí)比較
2.1.3 前房閃輝分級(jí)
實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組術(shù)后均出現(xiàn)不同程度的前房閃輝,分級(jí)最高達(dá)4 級(jí)。隨著時(shí)間延長(zhǎng),2 組前房閃輝均逐漸減輕,至術(shù)后第1 周,大部分兔子的前房閃輝均消失。2 組間前房閃輝分級(jí)比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)。
表2 2組術(shù)后前房閃輝分級(jí)比較
2.1.4 PCO 分級(jí)
術(shù)后擴(kuò)瞳后手持裂隙燈觀察實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組后囊膜混濁情況,并用眼前段照相儀行后囊膜照相。2組后囊膜于術(shù)后第2 周開(kāi)始出現(xiàn)輕微混濁,無(wú)明顯機(jī)化情況,眼底觀察清晰(圖1A)。術(shù)后第4 周,2組后囊膜出現(xiàn)不同程度增殖樣改變,實(shí)驗(yàn)組PCO 程度分布于1 級(jí)和2 級(jí)(圖1B 和C),而對(duì)照組多分布于2 級(jí)和3 級(jí)(圖1C 和D),對(duì)照組PCO 程度重于實(shí)驗(yàn)組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表4)。
圖1 2 組術(shù)后第4 周PCO 不同分級(jí)表現(xiàn) A.PCO 0 級(jí):后囊膜中央?yún)^(qū)透明,周邊散在增殖;B.PCO 1 級(jí):中央?yún)^(qū)散在增殖,周邊條帶狀增殖;C.PCO 2 級(jí):后囊膜中央?yún)^(qū)多處條帶狀增殖;D.PCO 3 級(jí):中央?yún)^(qū)大片狀增殖灶。
表4 2 組術(shù)后第4 周PCO 分級(jí)比較
2.1.5 術(shù)后眼內(nèi)組織病理學(xué)檢查
術(shù)后第4 周眼內(nèi)各組織病理檢查,光鏡下見(jiàn)實(shí)驗(yàn)組后囊膜下的上皮細(xì)胞分布均勻,排列規(guī)整,無(wú)明顯或少量成纖維細(xì)胞增殖(圖2A);對(duì)照組后囊膜細(xì)胞增生反應(yīng)明顯,多層成纖維細(xì)胞增殖,排列緊密,囊膜結(jié)構(gòu)紊亂(圖2B)。試驗(yàn)組與對(duì)照組的角膜、虹膜各層組織結(jié)構(gòu)完整,細(xì)胞排列整齊,未見(jiàn)明顯水腫,未見(jiàn)明顯炎性細(xì)胞浸潤(rùn)(圖2C~F)。
2.1.6 Western 印跡法檢測(cè)α-SMA 表達(dá)
Western 印跡法檢測(cè)可見(jiàn),與對(duì)照組比較,實(shí)驗(yàn)組后囊膜細(xì)胞中α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)表達(dá)條帶明顯變細(xì),表達(dá)強(qiáng)度明顯減弱(圖3);實(shí)驗(yàn)組α-SMA 蛋白相對(duì)表達(dá)量明顯減少,與對(duì)照組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,圖4)。
圖3 Western 印跡法檢測(cè)的細(xì)胞中α-SMA 蛋白表達(dá) α-SMA為α-平滑肌肌動(dòng)蛋白;α-Tubulin 為α-微管蛋白。
圖4 2 組后囊膜細(xì)胞中蛋白相對(duì)表達(dá)量比較 與對(duì)照組比較,*示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
近十余年來(lái),隨著我國(guó)人口老齡化,接受白內(nèi)障手術(shù)的人數(shù)逐年增加,手術(shù)有效率愈發(fā)被重視,PCO 也被逐漸重視。PCO 又稱后囊膜混濁,是白內(nèi)障術(shù)后一種主要的遠(yuǎn)期并發(fā)癥,是患者遠(yuǎn)期視力下降和再失明等視覺(jué)障礙的主要原因[8-10]。Nd:YAG激光后囊切開(kāi)可以消除后囊膜光學(xué)區(qū)混濁,是目前治療PCO 引起視覺(jué)質(zhì)量下降的主要治療手段[11]。雖然該技術(shù)簡(jiǎn)便、高效且耗時(shí)短,但可能產(chǎn)生黃斑囊樣病變、視網(wǎng)膜脫離、繼發(fā)性高眼壓等并發(fā)癥,且有損傷人工晶狀體可能[12]。因此,對(duì)于PCO 的預(yù)防比治療更為重要。
PCO 的發(fā)生機(jī)制主要是白內(nèi)障手術(shù)后殘留晶狀體上皮細(xì)胞(lens epithelial cell,LEC)的遷移和增殖,及上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)分化為成纖維細(xì)胞和晶狀體纖維樣細(xì)胞引起的[9-10]。因此,目前預(yù)防PCO 發(fā)生的研究主要集中在白內(nèi)障術(shù)中清除殘余LEC 或抑制LEC 增殖。在臨床研究中,通過(guò)提高手術(shù)技術(shù)[13]、人工晶體設(shè)計(jì)[14-15]及囊袋張力環(huán)運(yùn)用[16]等方法來(lái)嘗試預(yù)防PCO;在實(shí)驗(yàn)室研究中,更多的抗代謝藥物[17-18]及基因療法[19],被用以防治PCO;但這些方法需考慮人工晶狀體穩(wěn)定性、藥物毒性、缺乏靶向性等方面風(fēng)險(xiǎn),都無(wú)法安全、有效地預(yù)防遠(yuǎn)期PCO。
端粒位于真核細(xì)胞染色體的末端,與端粒結(jié)合蛋白一起保持染色體的完整性和控制細(xì)胞分裂周期,隨著細(xì)胞有絲分裂的進(jìn)行,端粒的長(zhǎng)度不斷縮短,最終導(dǎo)致細(xì)胞的衰老死亡[20]。端粒酶是一種能延長(zhǎng)端粒末端的核蛋白酶,以自身的 RNA 為模板,合成端粒重復(fù)序列,使端粒維持。端粒酶的激活使端粒長(zhǎng)度不斷延長(zhǎng),細(xì)胞獲得異常增殖的能力,成為永生化細(xì)胞。人TERT 是端粒酶的催化亞單位,TERT mRNA 表達(dá)受到嚴(yán)格控制。因此,TERT 是決定端粒酶活性的限速?zèng)Q定因子[21]。大多數(shù)癌細(xì)胞通過(guò)激活或上調(diào)正常沉默的TERT 基因來(lái)調(diào)控端粒酶活性,從而實(shí)現(xiàn)增殖不朽[22]。我們的前期研究[3]發(fā)現(xiàn),兔晶狀體赤道部囊膜組織、混濁后囊膜晶狀體上皮細(xì)胞中均存在端粒酶活性;與Colitz等[23]研究相似,在正常實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的晶狀體上皮細(xì)胞中可檢測(cè)出端粒酶活性,而白內(nèi)障組晶狀體上皮細(xì)胞中的端粒酶活性和端粒長(zhǎng)度明顯大于正常組。因此,我們推測(cè)手術(shù)、炎癥等刺激因素可以上調(diào)TERT 來(lái)激活端粒酶活性,調(diào)控LEC 的增殖。
抑制TERT 的表達(dá)可以抑制端粒酶的活性,達(dá)到直接或間接參與調(diào)控細(xì)胞凋亡基因的表達(dá)。通過(guò)基因靶向干擾技術(shù),沉默TERT 基因,調(diào)控端粒酶表達(dá),已經(jīng)在一些疾病中得到一些成果。在臨床研究中抑制TERT 基因:可以抑制CNE-2R 細(xì)胞增殖,增強(qiáng)鼻咽癌放療敏感性[24];可以協(xié)同抑制口腔鱗狀細(xì)胞癌腫瘤細(xì)胞增殖并加速細(xì)胞凋亡[25];可以抑制腎細(xì)胞癌、食管鱗癌等的細(xì)胞活力和遷移[26-27]。為了解抑制TERT 基因與PCO 關(guān)系,我們以端粒酶活性高度相關(guān)的催化亞基TERT 作為靶點(diǎn),通過(guò)siRNA轉(zhuǎn)染,在術(shù)后第4 周,觀察到實(shí)驗(yàn)組兔子的后囊膜混濁程度輕于對(duì)照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在術(shù)后第4 周,行后囊膜組織病理檢查,見(jiàn)實(shí)驗(yàn)組后囊膜下的上皮細(xì)胞分布均勻,少量成纖維細(xì)胞增殖,對(duì)照組后囊膜多層成纖維細(xì)胞增殖,排列緊密,囊膜結(jié)構(gòu)紊亂。α-SMA 在EMT 過(guò)程中被激活表達(dá),改變了原有的LEC 生物學(xué)狀態(tài),使其出現(xiàn)異常的增生、遷移和纖維化,參與PCO 的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程[28-29],可以將α-SMA 作為L(zhǎng)EC 增殖的標(biāo)志物,是PCO 進(jìn)展的重要觀察指標(biāo)。我們通過(guò)Western 印跡法檢測(cè),發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組α-SMA 相對(duì)表達(dá)量明顯低于對(duì)照組,表明實(shí)驗(yàn)組LEC 的增殖活性及PCO 程度均低于對(duì)照組。因此,我們認(rèn)為靶向抑制TERT 表達(dá),可以降低LEC 端粒酶活性,從而抑制LEC 的遷移與增殖,達(dá)到抑制早期PCO 發(fā)生的作用。
在正常人體細(xì)胞中,端粒酶的活性受到嚴(yán)格調(diào)控,只有在癌細(xì)胞、干細(xì)胞和生殖細(xì)胞中才能檢測(cè)到具有活性的端粒酶[22]。已有研究[23,30]證明,眼內(nèi)晶狀體纖維細(xì)胞、角膜上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、睫狀體無(wú)色素細(xì)胞中均未發(fā)現(xiàn)端粒酶表達(dá)。故通過(guò)靶向TERT-siRNA 抑制LEC 端粒酶活性方法,理論上對(duì)眼內(nèi)其他組織細(xì)胞應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生損害。本實(shí)驗(yàn)siRNA的載體所用為重組腺病毒(Adv),已去除EI 區(qū),不產(chǎn)生復(fù)制型腺病毒,無(wú)法在體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制,生物安全性高。結(jié)合本實(shí)驗(yàn)結(jié)果:術(shù)后第1 天及第1 周、2組間的角膜水腫與前房閃輝比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,且在術(shù)后第1 周時(shí)2 組的角膜水腫與前方閃輝均大部分恢復(fù)正常;術(shù)后第4 周,2 組的角膜、虹膜組織病理檢查見(jiàn)各層組織結(jié)構(gòu)完整,細(xì)胞排列整齊,未見(jiàn)明顯水腫,未見(jiàn)明顯炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。我們認(rèn)為,以重組腺病毒為載體的靶向TERT-siRNA 對(duì)眼前段其他組織無(wú)明顯毒性作用,是一種安全的基因干擾技術(shù)。
因此,靶向TERT 基因siRNA 通過(guò)下調(diào)TERT表達(dá),抑制LEC 端粒酶活性,可有效抑制LEC 的增殖與遷移,抑制兔早期PCO 的發(fā)生,且對(duì)眼前段各組織無(wú)明顯毒性作用,為基因預(yù)防及藥物治療PCO 提供了研究方向。由于實(shí)驗(yàn)條件所限,本實(shí)驗(yàn)尚有不足之處,如觀察時(shí)間較短,缺乏視網(wǎng)膜組織病理學(xué)檢查、組織細(xì)胞凋亡情況,以及未對(duì)LEC 增殖進(jìn)行多因素定量研究。其遠(yuǎn)期效果及局部安全性有待進(jìn)一步研究觀察。