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编号:10391207
大鼠视网膜缺血再灌注损伤中核转录因子-κB 的表达及N-乙酰半胱氨酸对其表达的影响
http://www.100md.com 中华实用医药杂志 2003年11月 第3卷 第21期
     【摘要】 目的 探讨核转录因子-κB(NF-κB)在大鼠视网膜缺血再灌注损伤中的表达及N-乙酰半胱氨酸(NAC)对其表达的影响作用。方法 建立大鼠视网膜缺血再灌注模型,60只SD大鼠随机分为缺血再灌注组和缺血再灌注+N-乙酰半胱氨酸治疗组。每组按再灌注后不同时间段分为1h、6h、12h、24h、48h、72h组,每组5只,以原位杂交法检测不同时期视网膜中NF-κB的表达,每只大鼠处死前行视网膜电图(ERG)检测,计算左/右眼ERG b波波幅相对恢复率。结果 缺血再灌注组在6h开始检测到NF-κB的表达,在24h表达最强,以后逐渐减弱。缺血再灌注+N-乙酰半胱氨酸治疗组在再灌注6h未能检测到NF-κB的表达,在12h开始表达,但低于同期缺血再灌注组的表达水平(P<0.05)。缺血再灌注组在再灌注6h后各期ERG b波波幅相对恢复率明显低于同期缺血再灌注6h后+N-乙酰半胱氨酸治疗组(P<0.01)。结论 NF-κB在视网膜缺血再灌注损伤中发挥重要作用,N-乙酰半胱氨酸可能通过抑制NF-κB的活化而减轻视网膜缺血再灌注损伤。

, 百拇医药     关键词 核转录因子-κB N-乙酰半胱氨酸 缺血再灌注损伤 视网膜

    【文献标识码】 A【文章编号】 1609-6614(2003)21-1933-03

    The expression of NF-κB in rat’s retina which injuried by

    ischemia-reperfusion and the effect of N-acetycylsteine on its expression

    You Zhipeng,Jiang Deyong

    The Department of Ophothalmology Xiang Ya Second Hospital of Central South University,Changsha410011.
, 百拇医药
    【Abstract】 Objective To study the expression of NF-κB in rat’s retina which injuried by ischemia-reperˉfusion and the effect of N-acetylcysteine(NAC)on its expression.Methods The model of rat’s retina ischemia-reperfusion was employed.60SD rats were devided into two groups,one is ischemia-reperfusion group,the other was ischemia-reperfussion and N-acetylcysteine group.every group wasdevided into1hour,6hour,12hour,24hour,48hour,72hour groups.Every group has5rats.The NF-κBmRNA was measured by ISH method in rat’s retina.evˉery rat wasexaminated ERG before been executed.Results NF-κB began to express at6hours after ischemia-reperfusion in ischemia-reperfusion group.it expressed most at24hours after ischemia-reperfusion injury.In isˉchemia-reperfusion and N-acetylcysteine group,the NF-κB began to express at12hours after ischemia-reperfuˉsion injury,but its level was lower than the same stage of ischemia-reperfusion group(P<0.05).The relative left/right ratio of b wave of ERG of ischemia-reperfusion group was lower than ischemia-reperfusion and N-acetylcysˉteine group at every stage(P<0.05).Conclusion NF-κB takes important role in rat’s retina ischemia-reperfuˉsion injury,the N-acetylcysteine may suppress the activity of NF-κB and relieve the retina injury from the ischemia-reperfusion.
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    Key words nuculear factor-KappaB N-acetylcysteine ischemia-reperfusion injury retina

    视网膜缺血再灌注损伤是一种较为常见的临床疾病。如视网膜中央动脉阻塞、视网膜静脉阻塞、缺血性视神经病变、糖尿病视网膜病变等,均可造成不同程度的视网膜缺血,在血液再通后,反而导致视功能下降,视网膜损伤加重。因此积极探索其损伤机制和有效的药物治疗方法,具有重要的临床意义。本文用N-乙酰半胱氨酸治疗大鼠视网膜缺血再灌注损伤,以观察其对视网膜缺血再灌注损伤的保护作用及对核转录因子-κB表达的影响。

    1 材料与方法

    1.1 动物的分组及模型的建立 健康SD大鼠60只,(由中南大学湘雅二医院动物科提供),体重300~340g,鼠龄6~8 周,雌雄不限,随机分为缺血再灌注组和缺血再灌注+N-乙酰半胱氨酸治疗组。每组按缺血再灌注后不同时间段分成1、6、12、24、48、72h组,每小组5只。采取结扎颈总动脉后再松开造成视网膜缺血再灌注模型。首先以戊巴比妥(40mg/kg给药)行大鼠腹腔内注射,酒精消毒颈部皮肤,沿颈正中剪开皮肤、皮下组织、肌层,分离出气管前筋膜,剪开气管前筋膜,找出其左侧颈总动脉,以丝线结扎之。不结扎右侧颈总动脉,以右眼作为对照眼。充分散瞳,以直接眼底镜观察眼底,可见视网膜颜色苍白,确定其造成缺血改变。结扎1h后,松开丝线。并在不同时间段做动物ERG检测,再处死动物,迅速取出眼球,4%多聚甲醛固定,石蜡包埋,切片。
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    1.2 主要试剂 NF-κB原位杂交试剂盒:美国Santa cruze公司。N-乙酰半胱氨酸:美国Sigma公司。DAB显色试剂盒:北京中山公司。其余试剂均为分析纯级。

    1.3 N-乙酰半胱氨酸给药方法 首先将N-乙酰半胱氨酸溶于生理盐水中,在松开结扎丝线后给予腹腔内注射N-乙酰半胱氨酸溶液(按40mg/kg体重给药)。

    1.4 动物ERG的检测 各组大鼠被固定在自制实验板上,分别安放记录电极,参考电极和接地电极,记录电极和参考电极均由针灸用的银针制成,接在电极线上,分别插入角膜实质层与额前皮肤和身后皮肤中。实验前以1%托品卡胺散瞳,暗适应30min,遮盖对侧眼,以GT-2000型视觉电生理检测仪(重庆医用设备厂生产)检测,分别记录各时期左右眼ERG b波波幅。并计算出左眼/右眼ERG b波波幅的值,进行统计学处理。

    1.5 原位杂交实验法 采用NF-κB原位杂交试剂盒进行检测,按使用说明:新鲜配置0.5%过氧化氢/甲醇,室温浸泡30min灭活内源性过氧化物酶,蒸馏水洗,胃蛋白酶室温消化5s暴露mRNA核酸片断,PBS洗,蒸馏水洗,加预杂交液置入湿盒,38℃恒温箱2h,吸取多余液体,加杂交液专用盖玻片保护,38℃恒温箱杂交过夜,SSC洗,加封闭液,37℃/30min,吸取多余液体,加生物素化鼠抗地高辛抗体,室温2h,PBS洗,加SABC室温30min后再PBS洗,加生物素化过氧化物酶,室温30min,PBS洗,DAB显色,镜下控制反应时间,蒸馏水洗,苏木素轻度复染,脱水、透明、封片,光学显微镜观察拍照。阴性对照:不加探针,余步骤同上。
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    1.6 结果判断及统计学方法 以细胞浆出现棕黄色颗粒为阳性表达,以PBS代替探针进行阴性对照。以北航医学图像分析管理系统(CMIAS2000型)进行图像分析,所测数据以X±s表示,用SPSS10.0统计软件进行分析,各组视网膜平均光密度值进行双因素方差分析。

    2 结果

    2.1 各期NF-κB mRNA的表达 见表1。

    表1 各期NF-κB表达光密度的变化

    从上表可看出缺血再灌注组NF-κB的表达高于缺血再灌注+N-乙酰半胱氨酸(P<0.05),NF-κB在缺血再灌注组6h开始表达,在24h表达最强。在缺血再灌注+N-乙酰半胱氨酸组在6h未能检测到NF-κB的表达,在第12h开始有NF-κB的表达,但明显低于同期缺血再灌注组。

    2.2 ERG变化 见表2。
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    从表2可看出缺血再灌注组b波波幅相对恢复率低于缺血再灌注+N-乙酰半胱氨酸组(P<0.05)。两组b波波幅相对恢复率在再灌注24h最低。

    表2 ERG各期b波波幅相对恢复率的变化

    注:缺血再灌注+NAC组与缺血再灌注组比较 ˇ P<0.05,缺血再灌注+NAC组与缺血再灌注组比较 ˇˇ P<0.01

    3 讨论

    视网膜缺血再灌注损伤是临床上较为常见的疾病,其确切的损伤机制目前尚不清楚,研究认为它是一个多因素综合作用的结果,包括氧自由基的作用,微血管损伤和白细胞的作用以及细胞内钙的超载现象等 [1] 。核转录因子-κB(NF-κB)是一种重要的转录因子,参与许多基因的表达及调控、与炎症反应、免疫应答以及细胞的增生、转录和凋亡等主要的病理、生理过程有密切的关系 [2] 。它参与调控编码的炎症反应因子有TNF-α、IL-8、IL-1、ICAM-1、GM-CSF、MCP-1等。这些因子一般极少储存,即不以前体形式储存于体内,而是经过适当的刺激后其基因开始表达合成,一旦合成便分泌到细胞外发挥作用。在细胞基因的表达过程中,最重要的环节是在转录的水平上调控表达,而转录因子在此起着极其关键的作用。本研究结果表明NF-κB在缺血再灌注24h表达最强,提示在该时段视网膜受损最为严重,可能是NF-κB的活化诱导了大量损伤性因子的表达在该时段达到最高峰,使视网膜在此时损害最严重。我们同期的研究结果也表明在缺血再灌注24h段,IL-6、IˉCAM-1、TNF-α、MCP-1等因子表达水平最高,这与我们所检测到的大鼠ERG结果也一致,ERG b波波幅能很好地反映视网膜的功能,b波波幅下降的幅度与视网膜的功能受损呈正相关。本研究结果表明与同组不同时间段相比,在24h段ERG b波波幅低于其它时间段(P<0.05),说明此时视网膜功能受损最严重。NF-κB可以被许多诱导剂激活,如:TNF-α、IL-8、IL-1、病毒、内毒素、紫外线、过氧化氢等。其中活性氧与NF-κB的激活直接相关,有报道用一定浓度的H 2 O 2 处理T淋巴细胞,能使核中出现有活性的NF-κB,激活作用很快,不依赖于新合成的蛋白质,而且不影响其它诱导性转录因子 [3] 。进一步研究表明,诱导剂TNF-α、IL-1、LPS等都能增加活性氧的生成,从而形成一个NF-κB激活的正反馈过程 [4]。活性氧激活NF-κB的机制可能由于其能共价修饰改变蛋白质总的一些氨基酸残基,共价修饰改变蛋白质的活性;另一种可能是直接氧化损伤,引起NF-κB-IκB复合物解离 [5] 。而在视网膜缺血再灌注损伤中,就有大量氧自由基的产生 [1] ,这些氧自由基可激活NF-κB的表达。有报道认为,抗氧化剂能阻断各种刺激剂激活NF-κB,因此我们认为抗氧化剂的应用可抑制NF-κB的活化而对视网膜缺血再灌注损伤有保护作用,且本文的研究结果表明,NAC治疗组NF-κB的表达明显低于缺血再灌注组。NAC是一种含-SH的化合物,它在细胞内去乙酰化后可生成半胱氨酸,提供合成细胞内重要的非酶类抗氧化物质谷胱甘肽(GSH)的底物,补充细胞内GSH的水平 [6] 。NAC在细胞内的GSH循环中能够刺激多种酶类,如GSH过氧化酶、氧化型谷胱甘肽(GSSG)还原酶、GSH巯基转移酶等,以促进GSH的合成和GSSG向GSH转化,提高GSH/GSSG比值,以增进GSH的抗氧化能力;另一方面,它还是一种直接的抗氧化物质,具有活跃的-SH,并通过自身的-SH的氧化还原生物大分子中的-S-S-,从而保护其活性。有学者认为NAC通过形成巯基中自由基及其后的继发反应也可有效地清除自由基,也可能是它在缺血再灌注损伤中具有保护作用的机制之一。在本文的研究中,NAC治疗组NF-κB的表达低于缺血再灌注组,说明NAC可能通过抑制NF-κB的活化,从而阻断了NF-κB诱导大量细胞因子表达的反应链,起到保护视网膜的作用。这也可从大鼠视网膜功能的ERG上反映出,在缺血再灌注组各期ERG b波波幅低于同期NAC治疗组(P<0.05)。本文的结果还表明在NAC组仍然可见NF-κB的表达,说明NF-κB的激活可能不止氧自由基一条途径。
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    总之,NF-κB作为一种转录调控因子,在视网膜缺血再灌注损伤中起十分重要的作用。抗氧化剂NAC能有效 地抑制NF-κB的表达,从而对视网膜缺血再灌注损伤起到保护作用,因而具有较好的临床应用前景。

    参考文献

    1 Tsujikawa A,Ogura Y,Hiroshiba N,et al.Retinal ischemia-reperfusion injury attenuated by blocking of adhesion molecules of vascular endotheˉlium.J Invest Ophthalmol Vis Sci,1999,40(6):1183-1190.

    2 Fei C,Vince c,Xiang LS,et al.New insiglit into the role of nuclear Facˉtor-κB,a ubiquous transcription factor in the initiation of diseases.J clin chem,1999,45:7-17.
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    3 Muller JM,Ziegler-Heibrock HW,Baeuerle PA,et al.Nuclear factor kappaB:amediator of lipo-polysaccharide effects.J Immunobiology,1993,187:233.

    4 Schreck R,Albermann K,Baeuerle PA,et al.Nuclear factor kappaB:an oxidative stress-responsive transcription factor of leukaryotic cells.Free Rad Res Comms,1992,17:221.

    5 Antonio A,Luis S,Francisco G,et al.protective effect of N-acetylcysˉteine on ischemia-induced myocardial damage in caine heart.Naunyn-schmiedeberys’sArch pharmacol,1991,343:505-510.

    6 Michele S,Roberto M,Francesco S.Oxidative injury in reoxygenated and reperfused hearts.Free Radical Biology Medicine,1994,16(2):255-262.

    作者单位:410011湖南长沙中南大学湘雅二医院眼科

    (编辑罗 彬), 百拇医药(游志鹏 姜德咏)