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丝裂霉素C对兔角膜准分子激光切削术后角膜愈合、角膜上皮下混浊及转化生长因子β2表达的影响

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丝裂霉素C对兔角膜准分子激光切削术后角膜愈合、角膜上皮下混浊及转化生长因子β2表达的影响丝裂霉素C对兔角膜准分子激光切削术后角膜愈合、角膜上皮下混浊及转化生长因子β2表达的影响 丝裂霉素C对兔角膜准分子激光切削术后角膜愈合、角膜上皮下混浊及转化生长因子 β2表达的影响 滨州医学院2008年12月第31卷第6期BMUJournal,Dec.20o8,Vo1.31,No.6?415? 丝裂霉素C对兔角膜准分子激光切削术后角膜愈合, 角膜上皮下混浊及转化生长因子I32表达的影响 张磊王强雷宁玉任莉戴慧琴 滨州医学院附属医院眼科滨州市256603 【摘要】目的探讨丝裂霉素C(MMC)对兔角膜准分子激光切削术...
丝裂霉素C对兔角膜准分子激光切削术后角膜愈合、角膜上皮下混浊及转化生长因子β2表达的影响
丝裂霉素C对兔角膜准分子激光切削术后角膜愈合、角膜上皮下混浊及转化生长因子β2表达的影响 丝裂霉素C对兔角膜准分子激光切削术后角膜愈合、角膜上皮下混浊及转化生长因子 β2表达的影响 滨州医学院2008年12月第31卷第6期BMUJournal,Dec.20o8,Vo1.31,No.6?415? 丝裂霉素C对兔角膜准分子激光切削术后角膜愈合, 角膜上皮下混浊及转化生长因子I32表达的影响 张磊王强雷宁玉任莉戴慧琴 滨州医学院附属医院眼科滨州市256603 【摘要】目的探讨丝裂霉素C(MMC)对兔角膜准分子激光切削术(PRK)后角膜愈合,角膜上皮下混浊及转化生长因子B(TGF一 )表达的影响.方法24只健康新西兰白兔(48眼)分两组行PRK手术,术后将浸有0.02%MMC的滤纸片放置在右眼角膜中央 切削区(MMC组),将浸有平衡盐水(BSS)的滤纸片放置在左眼角膜中央切削区(BSS组)2min后用150mlBSS冲洗.同时设立正常 对照组.观察角膜上皮愈合情况,角膜浅基质层角膜细胞数量和形态变化及角膜上皮下混浊;免疫组化检测正常对照组及手术组 (MMC组和BSS组)术后1d,1周,4周和12周TGF—B表达情况并作分析.结果MMC组角膜上皮愈合时间为(3.0?Q69)d,对照 BSS组为(3.0-+0.71)d,两组差异无统计学意义(P>n05);术后MMC组浅基质层内角膜细胞明显减少,两组差异有统计学意义(P< 0.05);BSS组角膜上皮下混浊明显重于MMC组,两组差异有统计学意义(P<n05);术后各时段BSS组TGF—B2表达多于MMC组. 结论MMC不会延长角膜上皮的修复时间,并减轻术后角膜上皮下的混浊;MMC减轻术后角膜上皮下混浊形成可能部分与其调节 TGF—B2的表达有关. 【关键词】准分子激光屈光性角膜切削术;丝裂霉素C;角膜上皮下混浊;转化生长 因子B: 【中图分类号】R779.63【文献标识码】A【文章编号】1001—9510(2008)06-0415-05 EffectofmitomycinCcornealwoundhealing,hazeandexpressionoftransforming growthfactor-afterphotorefractivekeratectomyinrabbits ZHANGLeiWANGQiangLEINingyuetal DepartmentofOphthalmology,AffiliatedHospitalofBinzhouMedicalUniversity,Binzhou256603 【Abstract】 ObjectiveToinvestigatetheeffectofmitomycinCcornealwoundheMMing,hazeandexpressionoftransforminggrowthfactor— B2afterphotorefractivekeratectomy(PRK)inrabbits.MethodsTwenty— fourNewZealandrabbitsdividedrandomlyintoMMCgroupand BSSgroupunderwentbilateral193nmexcimerlaserphotorefractivekeratectomytocorrect-6.0diopterofmyopia.Aftersurgeryafilter soakedwithQ02%MMCWasplacedonthecentralablationstromalbedinthefighteyeandBSSinthelefteyefor2minutesthenirrigated with150mlBSS.TheprocessofepitheliMMizationwasobserved.CornealhazewasassessedbiomicmscopicallyusingFantesscale.TheBum- berofsuperficialstromalkeratocytesWascountedandmorphologicchangeswereobserved.ExpressionofTGF一Wasdetectedandanalyzed byimmunocytochemicalmethodat1d,1week,4weekand12weekaftersurgery.ResultsMeanepithelializationtimeWas(3.0?Q69)days intheMMCeyesand3.0? n71daysinthecontrolBSSeyes(notstatisticallysignificant,P>n05).Aremarkablereductionofkeratocytesin thesuperficialstromaaftersurgeryWasobservedinMMCgroup(P<Q05).CornealhazeWasnloresevereinBSSgroupthaninMMCgroup. ExpressionofTGF— B2incorneashadincreasedmoreinBSSgroupthaninMMCgroupatalltime.ConclusionMM Cdidnotdelayepitheli— alizationandcouldlessenthedevelopmentofhazeafterphotorefractivekeratectomy.Theeff ectofMMConinhibitinghazeinducedbyPRK maybemediatedthroughthesuppressionofTGF一. 【Keywords】photorefractivekeratectomy,mitomycinC,haze,transforminggrowthfactor —p2 准分子激光角膜切削术(photorefractivekeratecto— my,PRK)是一种简单,安全和有效的治疗近视,远视 和散光等屈光不正的方法?』.但其在角膜愈合过程 中产生显着的角膜上皮下混浊(haze)和屈光回退,从 而限制了该术式的进一步应用』.准分子激光原位角 膜磨镶术(1aserinsitukeratomilensis,LASIK)与PRK 基金资助项目:滨州医学院科技计戈tJ(BY2006KJ20) 相比,具有术后反应轻,视力恢复快,屈光状态稳定,无 haze,无明显疼痛等优势,成为世界的主流术式.然 而,LASIK同样也存在着不可避免的与角膜瓣相关的 术后并发症以及继发性圆锥角膜,严重威胁眼的屈光 功能和眼的完整性.所以,近年来激光表面切削术 重新得到重视,并针对如何利用丝裂霉素c(mitomycin ? 416?滨州医学院2008年l2月第31卷第6期BMUJourna1.Dec.2008.Vo1.31.No.6 C,MMC)减轻术后haze及屈光回退展开了深入的研 究,并取得了理想的成果书』.但MMC如何抑制haze 的形成,其机制仍然不明9』.本研究旨在观察MMC对 兔角膜PRK术后角膜愈合和haze产生的影响,并利用 免疫组化的方法,通过分析转化生长因子B(TGF一) 和角膜细胞变化关系,探讨MMC抑制角膜haze可能 机制,为在临床中更好的利用MMC提供理论依据. 1材料与方法 1.1材料 1.1.1实验动物:选择国际实验动物纯种新西兰 大白兔27只(滨州医学院动物实验中心提供),雌雄不 限,体质量2.5,3.0kg,裂隙灯检查无眼前部病变. 1.1.2主要试剂和仪器:MMC2mg/支,浙江海正药业 股份公司生产;DME培养液(美国Gibco公司);甘油 (上海化学试剂二厂);TGF-B多克隆抗体(美国Pro. mega公司);羊血清,生物素化抗兔IgG,链霉亲和素一生 物素.过氧化酶复合物(美国MaximBiotech公司);DBA (上海化学试剂二厂);Scan-2000型准分子激光治疗仪 (美国雷塞公司). 1.2方法 1.2.1实验分组:24只兔48眼,右眼为MMC治疗组 (MMC组),左眼为平衡盐水(BSS)对照组(BSS组),另 设3只兔6眼为正常对照组. 1.2.2动物模型的建立:10%水合氯醛3ml/kg体重 腹腔注射麻醉动物,同时0.4%盐酸奥布卡因眼表面麻 醉.由专人手术.校正一6.0D,直径5mill,深度约为 100m.术后分别将直径6mln浸有0.02%MMC及 BSS的滤纸放置在右眼或左眼中央切削区2nfin,然后 立即用150mlBSS冲洗,涂红霉素眼膏并遮盖双眼,待 动物苏醒后去掉遮盖.双眼均给予氧氟沙星点眼,每 天1次,直至上皮愈合. 1.2.3活体裂隙灯显微镜观察:手术组所有兔眼术后 1d,1周,4周,l2周检查角膜情况,记录手术组兔眼术 后角膜上皮完全愈合时间;记录兔眼术后1周,4周,l2 周haze程度及分级.haze分级(mtes分级)0级:角膜 完全透明;1级:仅在裂隙灯显微镜下仔细检查方能发 现的细微混浊;2级:在裂隙灯显微镜下较易发现的细 微混浊;3级:中度混浊,通过混浊的角膜看不清虹膜的 细节;4级:重度混浊,角膜混浊遮挡眼内的结构. 1.2.4标本制作 1.2.4.1角膜切片标本制作:分别于手术后4h,1周, 4周和12周采集动物角膜,常规包埋切片,备HE染色 及免疫组织化学染色. 1.2.4.2HE染色:在300倍光学显微镜下,对手数组 和对照组选取角膜中央手术区仅靠上皮下1/4基质, 测定基质浅层成纤维细胞数量.每份标本取3张切 片,每张切片取5个测定区,计算平均值,结果以?s 表示. 1.2.4.3免疫组织化学染色步骤:将标本常规脱蜡至 水,抗原修复,阻断内源性过氧化酶活性,正常山羊血 清封闭.加一抗为1:400稀释的TGF—B单抗5o. 加二抗:取出切片后,室温放置20min,0.1moL/LPBS 洗5min,共3次,加二抗50,室温孵育10min,Q1 mol/LPBS洗5min共3次.加链霉素抗生物蛋白.过 氧化酶溶液,滴加三抗,室温孵育10min,0.1mol/L PBS洗5min,共3次.DBA显色.苏木素复染,脱水, 透明,中性树胶封片,光镜下观察结果.阴性对照采用 PBS代替一抗.免疫组织化学染色结果判定:以胞质 出现棕黄色染色为阳性. 1.3统计方法应用SPSS13.0统计软件处理.秩和 检验计算haze程度比较,角膜上皮愈合时间,t检验用 于免疫组化分析. 2结果 2.1裂隙灯显微镜观察 2.1.1角膜上皮愈合隋况:两组角膜愈合时间相似,见 表1.MMC组平均愈合时间为(3.0?0.69)d(范围2, 4d),对照BSS组为(3.0?n71)d(范围2—4d),两组 差异无统计学意义(P>o.05). 表1各组角膜上皮愈合时间分布(n) 2.1.2haze情况:两组均于术后1周左右出现haze,至 4周时达到高峰,以后逐渐减退.术后4周与术后1 周,12周进行组内比较,差异有统计学意义;两组术后 各时间段内haze分级分布比较,除1周时两组haze程 度差异无统计学差异外(P>0.05),其余时间段差异均 有gi-I~意义.见表2. 表2Haze等级分布表 滨州医学院2008年12月第31卷第6期BMUJournal,Dec.2008,Vo1.31,No.6 2.1.3光镜检查基质角膜细胞数量正常对照组角膜 浅层1/4基质细胞数目为(89.34-8.6)个.术后1d, MMC组和BSS组浅层角膜细胞较正常对照组均下降, 且MMC组下降较BSS组明显,两组差异具有统计学意 义(P<0.05);术后1周,MMC组和BSS组浅层角膜基 质细胞均较术后1d时增多,但仍低于正常对照组, MMC组角膜基质细胞数量低于BSS组,两组差异具有 统计学意义(P<o.05);术后4周,BSS组角膜基质细 胞数目继续增多,并超过正常对照组,两组差异具有统 计学意义(P<0.05),MMC组增长不明显,仍低于正常 对照组,与BSS组的差异具有统计学意义(P<0.o5); 术后12周,MMC组角膜基质细胞数目轻度增多,仍低 于正常对照组,BSS组角膜基质细胞数目减少,基本与 正常对照相等,MMC组与BSS组差异仍具有统计学意 义(P<0.05),见表3. ? 417? 表3BSS组,MMC组术后不同时间角膜前1/4 基质内平均细胞数量对比(?s,n) 2.1.4免疫组化结果免疫组化染色发现正常对照组 角膜上皮及基质内角膜细胞均有极少量TGF—B:表达; 术后4h,BSS组,MMC组均见TGF-132表达增多;术后 1周,BSS组,MMC组均见TGF.132表达较术后4h增 多,BSS组表达较MMC组表达强烈;术后4周,BSS组 TGF—B无明显变化,MMC组表达较1周时轻度降低; 术后12周,BSS组TGF—p2同术后4周,MMC组TGF. 13表达再次降低,见图1. 左图正常对照组角膜上皮及基质内角膜细胞均有极少量TGF—B2表达(HE染色 ~200); 中图4周时MMC组TGF一表达情况(HE染色x200); 右图4周时BSS组TGF-B2表达强烈(HE染色x200). 图1各组角膜上皮及基质内角膜细胞免疫组化染色 3讨论 虽然LASIK目前仍为角膜屈光手术的主流术 式J,但由于角膜瓣所引起的并发症以及继发l生圆锥 角膜严重威胁眼的屈光功能和眼的完整性,以及不能 应用于较薄的角膜,使得角膜表面切削术得到再次 重视.PRK是准分子激光角膜表面切削术的一种,是 一 种简单,安全和有效的治疗近视,远视和散光等屈光 不正的方法J,但其最大的劣势在于产生haze和屈光 回退,在治疗高度近视患者时更加明显.已有研究 表明在PRK术中应用MMC可以有效预防haze的发 生. MMC是一种化疗药物,利用其可以调控瘢痕形成 的作用,已广泛应用于青光眼滤过手术,翼状胬肉切除 以及结膜,角膜上皮瘤的治疗[12,13].其药理作用为通 过抑制胸苷酸合成酶及与DNA双链交叉联结来阻碍 DNA复制及RNA和胶原蛋白的合成,还可使DNA解 聚.所以,可以抑制角膜上皮细胞,基质细胞,内皮细 胞,结膜细胞以及Tenon囊纤维细胞的增殖. 由于MMC具有细胞毒陛,可以抑制角膜上皮细胞 的增殖,有可能对PRK术后上皮的修复造成影响.本 研究结果表明,与BSS组相比,MMC组的角膜上皮修 复没有延迟,与有关报道一致?.所以MMC对于角 膜上皮的生长是安全的. 已有研究表明在PRK术中应用MMC可以有效预 防haze的发生胡J.Tae—im等_】酬在实验中观察到,术 后早期,MMC组和对照组表现出相同程度的轻度 ? 4l8?滨州医学院2008年12月第3l卷第6期BMUJourna1. Dec.20o8.Vo1.31.No.6 haze,6周以后,对照组出现明显的haze,而MMC组 haze仍旧较轻,12周对照组的haze情况仍较严重,而 MMC组haze几乎消失.此结果与本研究基本一致. 本研究中,术后1周MMC组和BSS组haze程度基本 一 致,差异无统计学意义;术后4周,BSS组haze明显 加重,MMC组haze轻度加重,差异具有统计学意义;12 周时BSS组haze仍然较重,MMC组haze已经减轻,差 异具有统计学意义.在另一项研究中,Tae.im等利 用紫外线照射PRK后角膜基质床的方法探索MMC对 haze的抑制作用.紫外线可以穿透整个角膜,加重角 膜基质的损害,延长角膜愈合的时间以及引发更严重 的haze.结果发现,MMC可以很好的抑制haze的形 成,同对照组相比,效果相当明显.总之,在PRK术中 应用MMC确实可以有效预防haze的形成. 但MMC如何抑制haze的形成,其机制仍然不 明j.随着角膜上皮的刮除,角膜细胞的调亡启动 了角膜修复的过程?.凋亡细胞激活周围的角膜 细胞,使其增殖,填充到前基质层,在这个过程中,激 活的角膜细胞可以转化为成纤维细胞和成肌纤维细 胞引.而成肌纤维细胞是影响角膜透明性的主要 决定因素,也就是haze的影响因素.有研究表明 MMC通过诱导角膜细胞凋亡减少PRK术后角膜细 胞的数量来减轻haze和瘢痕的形成?.本研究表 明,MMC组确实减少了PRK术后角膜细胞的数量, 与BSS组相比,l2周时仍少于正常.Tae.im等?6_ 在实验中同样观察到角膜细胞数量的显着减少.通 过DAP染色,Tae-im等发现PRK术后2周,MMC组 出现严重的细胞凋亡,但随着时间延长,凋亡细胞逐 渐减少,12周时反而低于对照组.Marcelo等也 有相似的结论.这是由于MMC不但诱导角膜细胞 凋亡,同时也诱导激活的角膜细胞凋亡引起. 已有研究表明,成肌纤维细胞的出现,是导致 haze和屈光回退的主要因素?.而TGF—B:是促 使角膜细胞分化为成肌纤维细胞的主要因素. 成肌纤维细胞表达d一激动蛋白(仅.SMA),可以将其 进行化学标记,来证明成肌纤维细胞的存在.Tae— im_l用此方法在研究PRK后角膜成肌纤维细胞的 表达中发现,术后3周,所有手术后角膜均出现仅一 SMA阳性细胞,未用MMC的对照组出现最多,全部 位于上皮下和浅基质层中.术后12周,对照组角膜 后部基质中也出现Ot.SMA阳性细胞,而MMC组角 膜后部基质没有出现,对照组-SMA阳性细胞远远 多于MMC组,且Ot-SMA阳性细胞数目与haze的严 重程度成正相关.Sonal等在利用RT—PCR研究 PRK术后多种因子在角膜基质中的表达时发现, TGF—B的mRNA的变化最大.正常角膜仅有少量 的TGF.B2mRNA表达,但在术后21d,TGF—B2mR. NA表达比基线数量增加300倍,此后有所下降,但 在90d时,表达仍然高于基线水平.TGF一13:受体 mRNA表达情况与TGF—BmRNA表达相似.说明 TGF—B在PRK术后角膜的修复过程中发挥着重要 作用.以上研究结果也验证了本研究TGF.B免疫 组化的发现.通过染色结果很清楚的看到,BSS组 中TGF.B在术后1周大量表达,较MMC组表达强 烈;术后4周,BSS组TGF.p无明显变化,MMC组 表达较1周时轻度降低;术后l2周,BSS组TGF-B 同术后4周,MMC组TGF—p表达再次降低.与 TGF—pmRNA的变化相一致.所以MMC抑制haze 的机制之一可能为:MMC抑制了TGF-的表达,继 而减少了角膜细胞转化为肌成纤维细胞的可能,使 肌成纤维细胞数目降低,从而haze减轻. 但MMC怎样抑制了TGF.B的表达,是诱导角 膜细胞凋亡引起,还是其他途径,需要进一步研究. MMC的毒性作用,如导致角膜内皮细胞的凋亡,过 高的浓度和作用时间会使培养的人角膜细胞死亡 等已有报道,所以怎样选择合适浓度的MMC以 及作用的时长是我们需要考虑的问题.并且还需要 进一步研究MMC对角膜的生物作用,理解其全部 机制,有助于选择更佳的手段预防haze的产生,使 准分子激光表面切削术成为完美的术式. 参考文献 [1]NettoMV,WilsonSE.IndicationsforexcimerlaserSUl~accablation [J].JRefractSurg,2005,21:734—741. [2]RajanMS,JaycockP,OBrartD,eta1.Along—termstudyofpho— torefractivekeratectomy12一yearfollow—up[J].Ophthalmology, 2004,111:1813-1824. [3]KuoIC,LeeSM,HwangDG.Late—o/Isetcornealhazeandmyopic regressionafterphotorefractivekeratectomy(PRK)[J].Comea, 2004,23:350-355. 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