方越,劉新泉,蘇晶
年齡相關(guān)性黃斑變性(age related macular degeneration,AMD)是老年人群中視力進行性或不可逆性喪失的主要原因[1],發(fā)病率逐年上升[2],嚴重影響患者生活質(zhì)量。AMD 有2 種形式,其中干性年齡相關(guān)性黃斑變性(dry AMD,dAMD)最常見,約占AMD 總數(shù)的80%。尋找安全有效的治療藥物成為dAMD 研究亟待解決的問題[3]。在各種因素導(dǎo)致的氧化應(yīng)激的作用下,視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelial,RPE)細胞發(fā)生凋亡[4],是dAMD進展的關(guān)鍵因素之一。中醫(yī)學(xué)在治療AMD 方面進行了長期廣泛的臨床實踐,但是缺乏現(xiàn)代科學(xué)的理論依據(jù)。滋陰補腎片(Ziyin BushenTablet,ZYBS)是源于范氏眼科祖?zhèn)髋浞?,也是上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬龍華醫(yī)院的院內(nèi)制劑,至今已使用40余年。前期臨床觀察[5-6]發(fā)現(xiàn),ZYBS 對dAMD 患者有一定療效,但其藥理作用機制尚不明確。基于此,本實驗將通過碘酸鈉(NaIO3)誘導(dǎo)的大鼠dAMD 模型,探討ZYBS 對視網(wǎng)膜氧化損傷的保護作用。
SPF 級5~6 周齡雄性SD 大鼠60 只,體重180~200 g,購自上海斯萊克實驗動物有限責(zé)任公司公司,實驗動物合格證號[SCXK(滬)2019-0005]。飼養(yǎng)溫度維持在20℃~25℃,晝夜節(jié)律,自由飲食飲水。本實驗由上海中醫(yī)藥大學(xué)動物實驗倫理委員會批準(倫理審批號:PZSHUTCM22080822)。
ZYBS(上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬龍華醫(yī)院),維生素E 軟膠囊(上海信誼延安藥業(yè)有限公司,03200701),活性氧(reactive oxygen species,ROS)、脂質(zhì)氧化(superoxide dismutase,MDA)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)檢測試劑盒(碧云天生物科技股份有限公司,S0033s、S0131S、S0073、S0101s),TUNEL 細胞原位凋亡試劑盒(瑞士Roche公司,12156792910),蘇木素伊紅(hematoxylineosin,HE)染色試劑盒(碧云天生物科技股份有限公司,C0105s),4%多聚甲醛(北京優(yōu)尼康生物科技有限公司,P1110)。光學(xué)顯微鏡、冰凍切片機(德國Leica公司,DM2500、CMl850)。
根據(jù)文獻[7-8]和前期預(yù)實驗結(jié)果,采用40 mg/kg的NaIO3鼠尾靜脈注射建立dAMD 大鼠模型。注射7 d 后即可在視網(wǎng)膜組織學(xué)切片檢查中見視網(wǎng)膜RPE、感光細胞和內(nèi)層視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變薄、排列混亂等改變,提示造模成功。
將造模成功的50 只大鼠隨機分為模型組(model group,MG)、陽性對照藥維生素E 組(vitamin E group,VE)、低劑量ZYBS 組(LZYBS)、中劑量ZYBS 組(MZYBS)、高劑量ZYBS 組(HZYBS),另將尾靜脈注射生理鹽水的大鼠設(shè)為對照組(control group,CG),每組10 只。根據(jù)60 kg 成人體重與大鼠的等效劑量計算,維生素E 灌胃劑量為0.20 g/kg,LZYBS、MZYBS、HZYBS分別灌胃0.23、0.47、0.94 g/kg的ZYBS,CG、MG 組灌胃等體積蒸餾水,每日1 次,連續(xù)灌胃3周。
引頸處死大鼠后快速摘除大鼠眼球,固定后沿角鞏膜緣剪開,取視杯組織再次固定,分級脫水后石蠟包埋,沿眼軸方做連續(xù)4 μm切片,然后進行HE染色。光學(xué)顯微鏡下觀察視網(wǎng)膜各層結(jié)構(gòu)的變化,每組隨機選取3 張切片,每張切片于200 倍放大倍數(shù)下選擇5個不重疊的視野區(qū)域(以視神經(jīng)為中心,兩側(cè)各選擇2~3 個視野)并拍片。采用Image-Pro Plus 6.0圖像分析軟件。
取材后制作視網(wǎng)膜石蠟包埋切片,按照TUNEL試劑盒說明進行相關(guān)檢測后,熒光顯微鏡下觀察,自視盤向鋸齒緣方向連續(xù)取3 個視野,記錄每個視野中染色陽性細胞數(shù)及感光細胞總數(shù),抽樣6 張不同切片,計算平均感光細胞凋亡率。細胞計數(shù)采用3Y-Pixel-PRO 分析軟件,感光細胞凋亡率(%)=陽性細胞數(shù)/感光細胞總數(shù)×100%。
制備大鼠血清,按照試劑盒說明書檢測大鼠血清ROS、MDA、SOD、GSH-Px 表達水平,在酶標(biāo)儀405 nm處測定各孔吸光度值。
應(yīng)用SPSS 26.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析,計量資料以均數(shù)±標(biāo)準差()表示,符合正態(tài)分布且方差齊的計量資料,方差分析(ANOVA)進行多組變量間的相互比較,兩兩比較采用LSD-t檢驗,當(dāng)P<0.05時,認為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
CG 組大鼠視網(wǎng)膜層次清晰,細胞排列整齊,外核層(outer nuclear layer,ONL)、內(nèi)核層(inter nuclear layer,INL)細胞間連接緊密,與Bruch膜貼附良好。MG 組可見視網(wǎng)膜變薄,視網(wǎng)膜全層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯損傷,各層細胞排列紊亂,并出現(xiàn)波浪樣改變,感光細胞層出現(xiàn)大量空泡,細胞外節(jié)段視不清,ONL、INL 細胞減少,與Bruch 膜間有空隙。相比CG組,MG、LZYBS、HZYBS 組大鼠視網(wǎng)膜仍見波浪樣改變,MG、LZYBS 組視網(wǎng)膜各層細胞稀疏,排列紊亂,MG 組更為明顯。而MZYBS、VE 組大鼠視網(wǎng)膜未見明顯波浪樣改變,ONL細胞可維持在大約7~8層,且細胞排列相對整齊(圖1)。
6 組間視網(wǎng)膜凋亡率比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=291.813,P=0.000)。兩兩比較:與CG 組比較,MG組大鼠視網(wǎng)膜凋亡率升高,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=59.619,P=0.000);與MG組比較,VE、LZYBS、MZYBS 和HZYBS 組大鼠視網(wǎng)膜凋亡率降低,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(tVE=15.405,tLZYBS=9.157,tMZYBS=7.750,均P=0.000;tHZYBS=4.190,P=0.001)(圖2、表1)。
表1 ZYBS對dAMD大鼠細胞凋亡和血清氧化應(yīng)激指標(biāo)的影響(,n=10)
表1 ZYBS對dAMD大鼠細胞凋亡和血清氧化應(yīng)激指標(biāo)的影響(,n=10)
注:*與CG 組比較,P<0.05;#與MG 組比較,P<0.05;CG 對照組;MG 模型組;VE 維生素E 組;LZYBS、MZYBS、HZYBS 低、中、高劑量ZYBS組;ZYBS 滋陰補腎片;dAMD 干性年齡相關(guān)性黃斑變性;ROS 活性氧;MDA 脂質(zhì)過氧化物丙二醛;SOD 超氧化物歧化酶;GSH-Px 谷胱甘肽過氧化物酶
6 組間大鼠血清ROS、MDA、SOD 和GSH-Px 表達水平比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(FROS=250.702,F(xiàn)MDA=229.167,F(xiàn)SOD=81.506,F(xiàn)GSH-Px=63.499,均P=0.000)。兩兩比較,(1)ROS:與CG 組比較,MG 組大鼠血清ROS 水平升高(t=25.662,P=0.000);與MG 組比較,VE、LZYBS、MZYBS、HZYBS 組大鼠血清ROS水平降低(tVE=18.093,tLZYBS=8.389,tMZYBS=26.990,均P=0.000;tHZYBS=3.097,P=0.006),差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。(2)MDA:與CG 組比較,MG 組大鼠血清MDA 水平升高(t=25.165,P=0.000);與MG 組比較,VE、LZYBS、MZYBS、HZYBS 組大鼠血清MDA 水平降低(tVE=34.440,tLZYBS=21.221,tMZYBS=23.520,tHZYBS=29.590,均P=0.000),差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。(3)SOD:與CG組比較,MG組大鼠血清SOD水平降低(t=11.401,P=0.000);與MG 組比較,VE、LZYBS、MZYBS、HZYBS 組大鼠血清SOD 水平升高(tVE=21.430,tLZYBS=16.192,tMZYBS=26.092,tHZYBS=15.931,均P=0.000),差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。(4)GSH-Px:與CG 組比較,MG 組大鼠血清GSH-Px 水平降低(t=14.677,P=0.000);與MG 組比較,VE、LZYBS、MZYBS、HZYBS 組大鼠血清GSH-Px 水平升高(tVE=15.762,tLZYBS=10.727,tMZYBS=7.008,均P=0.000;tHZYBS=2.247,P=0.037),差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(表1)。
AMD 的典型病理變化,包括氧化應(yīng)激和炎癥引起的RPE 損傷和脂褐素沉積,目前普遍認為AMD的發(fā)生是易感基因、炎癥反應(yīng)、RPE 細胞氧化損傷、老化和代謝改變等多種因素參與的[10]。但是無論是衰老、光損傷還是吸煙,其中的氧化應(yīng)激被認為是dAMD 的主要發(fā)病機制[10-11]。當(dāng)各種因素引起氧化損傷時,視網(wǎng)膜產(chǎn)生大量的ROS,溶酶體結(jié)構(gòu)受到破壞,RPE 細胞吞噬能力下降,導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化,可以產(chǎn)生超氧負離子、單態(tài)氧和H2O2等ROS,對RPE細胞造成損傷,并最終導(dǎo)致RPE 細胞的死亡,形成脂褐質(zhì),堆積在RPE 層和Bruch 膜下,參與玻璃膜疣的形成。維持適當(dāng)?shù)腞PE 功能是治療dAMD 的主要治療目標(biāo)。針對dAMD發(fā)病機制中的氧化損傷因素,本研究利用鼠尾靜脈注射NaIO3進行造模,NaIO3是一種無機氧化劑,可引起視網(wǎng)膜的氧化應(yīng)激反應(yīng),會先后引起RPE、感光細胞和內(nèi)層視網(wǎng)膜的損傷,是目前dAMD 研究使用較多的一種模型[7-8]。針對該模型中氧化損傷因素,本研究參照文獻[12],選用具有抗氧化作用的維生素E 治療做為陽性對照藥。
中醫(yī)學(xué)認為AMD屬于“視瞻昏渺”的范疇,其本質(zhì)是由臟腑精氣不足所致,與腎、脾、肝關(guān)系最為密切。ZYBS 秉承“滋陰補腎健脾”的治則來治療dAMD,此方中有熟地黃、制首烏、桑椹、女貞子、生地黃、白芍、山藥、麥冬、五味子、澤瀉,共10 味藥。ZYBS 方中君藥為熟地黃、制首烏,可滋陰補腎;臣藥為桑椹、女貞子、生地黃、白芍,桑椹、女貞子兼為補陰藥,兩藥合用,可增補陰益肝腎之功;白芍益陰養(yǎng)血;生地黃滋陰生津;方中山藥、麥冬、五味子為佐藥,補脾胃,使升發(fā)肅降功能正常運行而使水谷精微布散周身,因此目得水谷精微濡養(yǎng);澤瀉為方中使藥,有利濕瀉濁之功效,使方中補中有瀉,諸藥調(diào)和。已有實驗[13-17]證實熟地黃、女貞子具有抗氧化、抗炎和脂質(zhì)代謝多種藥理作用。
本實驗通過視網(wǎng)膜病理切片觀察,MG組40 mg/kg的NaIO3造成了明顯的視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)損傷,在視網(wǎng)膜全層及RPE 層均可看到凋亡細胞,細胞凋亡率增高。與MG 組比較,ZYBS 治療后,視網(wǎng)膜各層結(jié)構(gòu)排列相對規(guī)整,視網(wǎng)膜外層感光細胞層數(shù)以及細胞核密度較MG組有不同程度改善,同時,TUNEL檢測發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜細胞凋亡率減少,提示ZYBS 對視網(wǎng)膜細胞凋亡有一定保護作用。本研究還發(fā)現(xiàn)ZYBS 在中劑量時能較好地降低大鼠視網(wǎng)膜的凋亡,而高劑量組細胞凋亡率高于中劑量組,推測ZYBS 部分中藥可能存在炮制不當(dāng)?shù)膯栴}(如制首烏),大劑量給藥后引起了細胞毒性,其中原因還有待進一步深入研究。
在氧化損傷中,GSH-Px 可以催化還原H2O2和其他過氧化物,而SOD 可以將氧離子催化還原為H2O2,MDA 是脂質(zhì)過氧化氫的終產(chǎn)物,這幾個指標(biāo)被廣泛用于氧化損傷的檢測。本研究檢測了大鼠血清中ROS 和MDA 的含量,發(fā)現(xiàn)與CG 組相比,MG組大鼠視網(wǎng)膜血清內(nèi)ROS和MDA水平升高,SOD和GSH-Px 水平降低,表明NaIO3誘導(dǎo)大鼠視網(wǎng)膜存在氧化應(yīng)激狀態(tài)。而給藥ZYBS 后,與MG 組相比,ZYBS 各劑量組降低了大鼠血清內(nèi)的ROS 水平。低、中劑量ZYBS 還可降低ROS 及MDA 水平,提示ZYBS 改善了NaIO3誘導(dǎo)的大鼠視網(wǎng)膜的氧化應(yīng)激狀態(tài),減少ROS 及各種氧自由基對大鼠視網(wǎng)膜的損傷。
綜上所述,本實驗明確了ZYBS 可降低NaIO3誘導(dǎo)的dAMD 大鼠視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)的損傷改變,抑制視網(wǎng)膜細胞凋亡,減輕氧化應(yīng)激水平,可為dAMD的臨床藥物開發(fā)提供參考。