艾 明,孫 明,2,李 岱
(1.武漢大學(xué)人民醫(yī)院,湖北 武漢 430060;2.咸寧學(xué)院五官醫(yī)學(xué)院)
視網(wǎng)膜色素變性(retinitis pigmentosa,RP)是一種以視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞漸進(jìn)性凋亡以及死亡為特征的遺傳性致盲性眼病,且多為雙眼發(fā)病。目前,全世界約有一百多萬(wàn)人罹患此?。?],至今缺少有效的治療方法。而二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)作為人體必需的高度不飽和脂肪酸,近年來(lái)它在促進(jìn)大腦突觸細(xì)胞及視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞的發(fā)育方面?zhèn)涫荜P(guān)注。國(guó)外已有研究[2]證實(shí):DHA缺乏可導(dǎo)致視覺(jué)電生理的改變,視網(wǎng)膜電圖反應(yīng)異常。我們通過(guò)觀察DHA對(duì)RP動(dòng)物模型視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞電鏡下形態(tài)的影響,為進(jìn)一步探討防治RP的新途徑提供依據(jù)。
DHA軟膠囊(美國(guó)紐曼斯藻油DHA軟膠囊嬰幼兒裝,100mgDHA/粒),生理鹽水,脫脂牛奶,MNU(美國(guó)Sigma公司,避光保存,臨用前用生理鹽水配至5g/L),2.5%戊二醛,1%鋨酸,日立H—600型透射電鏡(日本日立公司)。
生后35d的清潔級(jí)雌性Sprague-Dawley(SD)大鼠共14只,由華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院動(dòng)物中心提供,平均體質(zhì)量(100±5)g,排除眼和全身疾病。將所有動(dòng)物隨機(jī)分為3組。A組:正常組,2只;B組:造模組,6只;C組:DHA組,6只。
1.3.1 給藥方法
將DHA軟膠囊內(nèi)的藻油抽出,按40mg/kg/d的量給 DHA組大鼠灌胃[3],先將量好的藻油DHA與脫脂牛奶混合,再灌入大鼠胃內(nèi);造模組灌入同樣量的脫脂牛奶。每日上午8點(diǎn)給藥。
1.3.2 建立動(dòng)物模型
灌胃15d后將造模組和DHA組SD大鼠按40mg/kg的劑量一次性腹腔注射 MNU[4]。正常組大鼠經(jīng)腹腔注射同劑量的生理鹽水。造模后每日同時(shí)間點(diǎn)繼續(xù)給藥。分別在注射MNU后12h、24h、48h用頸椎脫臼法處死動(dòng)物,取出眼球。
1.3.3 透射電鏡觀察
將取出的眼球在2.5%戊二醛中固定1周后,改用1%鋨酸固定,梯度酒精脫水,環(huán)氧樹(shù)脂包埋,做超薄切片,日立H-600透射電鏡觀察。
同正常對(duì)照組相比,MNU造模后各時(shí)間點(diǎn)造模組大鼠視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞均發(fā)生核深染,染色質(zhì)濃縮,出現(xiàn)凋亡細(xì)胞,外節(jié)膜盤(pán)疏松卷曲腫脹。隨造模時(shí)間的延長(zhǎng),視網(wǎng)膜的破壞越嚴(yán)重。造模后第48h,見(jiàn)光感受器細(xì)胞明顯稀疏、凋亡;而DHA組大鼠視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞結(jié)構(gòu)均接近正常(見(jiàn)圖1)。
圖1 大鼠視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞及外節(jié)膜盤(pán)電子顯微鏡像
目前,RP的發(fā)病機(jī)制仍不十分清楚,但其病理過(guò)程已經(jīng)證實(shí)為視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞的漸進(jìn)性凋亡,因此,開(kāi)發(fā)抑制光感受器細(xì)胞凋亡的藥物,延緩RP的病程,是一倍受關(guān)注的研究方向。
DHA是人體內(nèi)不飽和程度最高的必需脂肪酸之一,它不能由自身產(chǎn)生,主要是從食物中直接獲?。?],尤以鮭魚(yú)(沙丁魚(yú))中含量最為豐富。DHA的作用及其廣泛,不僅具有抗衰老、抗神經(jīng)炎性反應(yīng),另外還對(duì)黃斑變性、阿爾茲海默病、帕金森病以及其它一些神經(jīng)變性性疾病都有預(yù)防作用[6]。Hoffman DR 等[7]將近幾年關(guān)于嬰幼兒補(bǔ)充DHA的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)匯集起來(lái)發(fā)現(xiàn):大多數(shù)研究表明嬰幼兒的視功能與飲食中DHA的含量密切相關(guān),食用DHA含量高的配方奶的嬰兒其視覺(jué)誘發(fā)電位(VEP)要比食用不含DHA配方奶的嬰兒表現(xiàn)更好,同時(shí)已經(jīng)有許多專家呼吁將配方奶中DHA的含量提高到母乳中的水平甚至更高。Rotstein等[8]也發(fā)現(xiàn)氧化劑百草枯加入培養(yǎng)的光感受器細(xì)胞中,能破壞線粒體膜的完整性,導(dǎo)致光感受器細(xì)胞發(fā)生凋亡;然而添加DHA后可以抑制光感受器細(xì)胞的凋亡。目前已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)[9]DHA是通過(guò)在體內(nèi)被轉(zhuǎn)化為內(nèi)源性神經(jīng)保護(hù)介質(zhì)D1(NPD1),進(jìn)而行使它的神經(jīng)保護(hù)作用——誘導(dǎo)抗凋亡蛋白產(chǎn)生、抑制凋亡蛋白。
MNU對(duì)視網(wǎng)膜的損害恰恰是通過(guò)誘導(dǎo)光感受器細(xì)胞凋亡來(lái)實(shí)現(xiàn)的,一定量的MNU可以使光感受器細(xì)胞變小、染色質(zhì)濃縮[10],這雖與人類(lèi)RP的發(fā)病過(guò)程有所不同,但其原發(fā)部位及凋亡機(jī)制是相同的,有助于我們從微觀層面觀察DHA對(duì)視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞凋亡的影響。另有研究顯示[11]:MNU造模后12h,大鼠光感受器細(xì)胞見(jiàn)少量TUNEL細(xì)胞,造模后24h,陽(yáng)性細(xì)胞達(dá)頂峰,隨后會(huì)逐漸下降[10]。因此,我們的實(shí)驗(yàn)選擇造模后12h、24h、48h來(lái)觀察視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞在凋亡早期、高峰期、晚期的電鏡下形態(tài)。
本研究結(jié)果顯示:通過(guò)一次性腹腔注射一定劑量的MNU建立的RP動(dòng)物模型,DHA在造模后的觀察時(shí)間點(diǎn)都可以有效抑制其光感受器細(xì)胞的凋亡。此外,DHA屬于營(yíng)養(yǎng)類(lèi)藥物,副作用少,且我們實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的藻類(lèi)DHA還具有純度高、不易氧化、易吸收等優(yōu)點(diǎn)。因此,DHA極有可能成為我們一直以來(lái)所尋找的可以延緩RP病程進(jìn)展的有效藥物,但由于大鼠與人的種族差異性,有關(guān)DHA的最佳有效劑量、最大劑量等仍需進(jìn)一步研究。
[1]Barabas P,Cutler PC,Krizaj D.Do Calcium channel blockers rescue dying photoreceptors in the Pde6b(rd1)mouse[J].Adv Exp Med Biol,2010,664:491
[2]Tanito M,Anderson RE.Dual roles of polyunsaturated fatty acids in retinal physiology and pathophysiology associated with retinal degeneration[J].Clinical Lipidology,2009,4(6):821
[3]Ozsoy O,Seval-Celik Y,Hacjoglu G,et al.The influence and the mechanism of docosahexaenoic acid on a mouse model of Parkinson’s disease[J].Neurochem Int,2011,59(5):664
[4]Yoshizawa K,Tsubura A.Characteristics of N-methyl-N-nitrosourea-induced retinal degeneration in animals and application for the therapy of human retinitis pigmentosa[J].Nippon Ganka Gakkai Zasshi,2005,109(6):327
[5]Rubio-Rodriguez N,Beltran S,Jaime I,et al.Production of omega-3 polyunsaturated fatty acid concentrates:A review[J].Innov Food Sci Emerg,2010,11(1):1
[6]Bazan NG,Molina MF,Gordon WC.Docosahexaenoic acid signalolipidomics in nutrition:significance in aging,neuroinflammation,macular degeneration,Alzheimer’s,and other neurodegenerative diseases[J].Annu Rev Nutr,2011,31:321
[7]Hoffman DR,Boettcher JA,Diersen-Schade DA.Toward optimizing vision and cognition in term infants by dietary docosahexaenoic and arachidonic acid supplementation:a review of randomized controlled trials[J].Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids.2009,81(2-3):151
[8]Rotstein NP,Politi LE,German OL,et al.Protective effect of docosahexaenoic acid on oxidative stress-induced apoptosis of retina photoreceptors[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2003,44(5):2252
[9]Bazan NG,Calandria JM,Serhan CN.Rescue and repair during photoreceptor cell renewal mediated by docosahexaenoic acid-derived neuroprotectin D1[J].J Lipid Res,2010,51(8):2018
[10]楊錦男,林少春,陳金卯,等.N-甲基-N-亞硝脲誘導(dǎo)大鼠視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞凋亡[J].中華眼底病雜志,2004,,20(1):33
[11]陳金卯,楊錦南,林少春,等.MNU誘導(dǎo)視網(wǎng)膜變性大鼠bax和 bcl-xl的表達(dá)及意義[J].眼科研究,2009,27(10):844