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编号:10245236
视网膜色素上皮细胞间通讯功能激光损伤的防护
http://www.100md.com 《中华眼科杂志》 1999年第3期
     作者:何守志 王凤翔 顾峥 黄靖香 李楠

    单位:何守志 王凤翔(100853北京,中国人民解放军总医院眼科);顾峥 黄靖香(病理科);李楠(仪器中心)

    关键词:色素上皮;眼;激光

    中华眼科杂志990316 【摘要】 目的 观察在激光照射下,不同浓度的地塞米松及维拉帕米(verapamil)对视网膜色素上皮(retinal pigment epithelial,RPE)细胞间通讯功能的保护作用。方法 取10只猪眼球分离其RPE细胞行体外细胞培养,在激光照射前2h,采用不同浓度的地塞米松及维拉帕米分别孵育其第4代传代细胞,然后测定激光照射后光凝斑周围细胞间通讯功能。结果 125mg/L的地塞米松及20mg/L的维拉帕米均能在激光照射的情况下保护RPE细胞间通讯功能,而较高浓度的药物保护作用更大。结论 地塞米松和维拉帕米均能在离体条件下保护激光损伤后的RPE细胞间通讯功能,且其保护作用与用药浓度有关。
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    Protect intercellular communication of pigment epithelium after laser photocoagulation HE Shouzhi, WANG Fengxiang, GU Zheng, et al. Department of Ophthalmology, PLA General Hospital, Beijing 100853

    【Abstract】 Objective To observe the protective effect on the intercellular communication of retinal pigment epithelial (RPE) cells of dexamethasone (Dex) and verapamil (Ver) at different concentrations after laser photocoagulation. Method Ten pig eyes were used to culture pig pigment epithelium cells. Use different concentrations of Dex and Ver to incubate cultured RPE cells 2 hours before laser coagulation, and then measure the intercellular communication function of confluent cells surrounding the coagulation spots after photocoagulation. Result 125 mg/L Dex and 20 mg/L Ver could protect the intercellular communication of RPE cells under laser photocoagulation. The high concentration of drugs had better result. Conclusion Both Dex and Ver can preserve the intercellular communication in vitro. The protective capacity is related to the concentration of drug.
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    【Key words】 Pigment epithelium of eye Lasers

    现代激光武器、医学领域、工业及实验室中对激光的广泛使用,使得眼激光损伤的危险因素明显上升。在临床上激光引起的视网膜损伤并不罕见,同时,激光武器对眼的损伤在海湾战争中也曾有报道[1]。文献报告,激光可对视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)细胞造成损伤[2,3]。为此,我们观察在激光照射下,不同浓度的地塞米松及钙离子阻滞剂-维拉帕米(verapamil)对RPE细胞间通讯功能的保护作用,并探讨其保护机制。

    材料和方法

    一、材料

    1.动物:10只猪眼球,取自宰杀后的北京黑猪(北京清河第三肉联厂),均于死后2~3h内取材。修剪除眼球壁外周的软组织,用少量肥皂水刷洗,并用Hank液反复冲洗后,浸泡于含有200μg/ml庆大霉素的Hank液中备用。
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    2.主要仪器和试剂:(1)仪器:ACAS ULTIMA型激光扫描共聚焦显微成像仪(美国Meridien公司)。氩激光发射仪NOVUS-2000型(美国Coherent公司)。(2)试剂:5,6-碳氧荧光素醋酸盐(5,6-carboxyflorescein diacetate,CFDA)(美国Molecular Probes公司),以1mg/ml的浓度置于-20℃下保存。培养液由RPMI1640粉剂(美国Gibocoi laboratories)配制,内含庆大霉素80U/ml,卡那霉素1.0mg/ml,10%小牛血清pH值7.0~7.4。胰蛋白酶(上海东风试剂厂)用Hank液配成0.25%的溶液。地塞米松(江苏扬州制药厂)。维拉帕米(北京制药厂)。含钙、镁的Hank液,pH值7.4。

    二、方法

    1.细胞培养:参照文献[4]的方法,在无菌条件下自锯齿缘后剖开眼球,弃去前节,将后节眼球置于自制眼球托上,除去玻璃体及视网膜感觉部,后节眼杯用Hank液轻轻漂洗,0.25%胰蛋白酶消化15~20min,分离RPE细胞,经离心、漂洗后接种于RPMI1640培养液中,于37℃体积分数为5%的CO2孵箱中培养,原代RPE细胞达融合状态后,按1∶3传代培养,将第4代传代细胞接种于96孔培养板中,约2×104个细胞/孔,继续培养24h后细胞贴壁生长呈单层融合状态时备用。地塞米松组:光凝前2h在不同的培养孔中分别加入125、250及500mg/L的地塞米松;维拉帕米组:分别加入20、40及80mg/L的维拉帕米;空白对照组加Hank液。
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    2.激光照射损伤:参照文献[5]的方法,用裂隙灯发射系统argon蓝绿激光对RPE细胞进行照射,96孔板下放置黑纸作为背景,激光参数:输出功率900mW,光斑直径200μm,激光照射时间0.2s,每孔做20个光凝斑。

    3.CFDA负载:贮备1mg/ml的CFDA,染色时用其稀释液。将96孔培养板中光凝后的RPE细胞用Hank液清洗2次,加入终浓度为30μmol/L的CFDA50μl。在37℃体积分数为5%的CO2孵箱中孵育15min,用Hank液清洗多余的CFDA,加培养液50μl,上机。

    4.荧光光淬灭及恢复速率的观察:在激光扫描共聚焦显微镜下选定激光光凝斑周围的细胞作为观察范围,在此范围内选择周围与2个细胞紧密相连的单个细胞作为观察对象,另选一簇细胞不作淬灭处理,而作为背景校正,对所选定的单个细胞以高强度脉冲激光行荧光分子光淬灭,然后通过低强度激光扫描探测周围细胞非淬灭分子向淬灭细胞扩散速率。实时监测2min,计算机自动采集数据后计算荧光恢复速率平均百分率,并自动以背景校正荧光作为参考进行计算。
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    5.统计学处理方法:本文数据应用SAS软件进行统计学F检验。

    结果

    一、地塞米松对RPE细胞通讯功能的保护

    不同浓度地塞米松组的细胞通讯功能与对照组比较,差异有显著性(F=62.81,P=0.0001),其中125mg/L组与250mg/L及500mg/L组比较,差异有显著性(P<0.01),而后两组间比较,差异无显著性(P>0.05)(表1)。

    表1 激光照射后各组猪眼体外RPE细胞间通讯功能的比较 组别

    细胞数

    荧光恢复率

    (t1.gif (861 bytes)±s,%/min)
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    对照组

    13

    1.382±0.569

    地塞米松组

    125mg/L

    14

    2.315±0.528*

    250mg/L

    12

    4.013±0.785*△

    500mg/L

    12
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    4.267±0.577*△

    维拉帕米组

    20mg/L

    14

    2.238±0.537*

    40mg/L

    14

    3.617±0.812*△

    80mg/L

    13

    3.824±0.928*△
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    *与对照组比较,P=0.0001 与本组第一个比较,P<0.001 二、维拉帕米对RPE细胞通讯功能的保护

    不同浓度维拉帕米各组间细胞的通讯功能与对照组比较,差异有显著性(F=33.62,P=0.0001),其20mg/L组与40mg/L及80mg/L组比较,差异有显著性(P<0.01),后两组间比较,差异无显著性(P>0.05)(表1)。

    讨论

    激光所致视网膜损伤包括视网膜光感细胞、RPE细胞、müller细胞,脉络膜血管等,其中RPE细胞对短波激光的能量吸收较多,损伤发生得较早[6]。本研究证实,不同能量的激光可损伤光凝斑周围的RPE细胞间的通讯功能[7],本研究在此基础上观察了不同浓度的糖皮质激素-地塞米松及钙通道阻滞剂-维拉帕米对激光照射所致RPE细胞间通讯功能损伤的保护作用。
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    一、激光照射后地塞米松对RPE细胞间通讯功能的保护作用

    许多研究表明,糖皮质激素及钙离子阻滞剂均能对视网膜光损伤起保护作用。激素制剂用于治疗激光眼底损伤,可以充分发挥其改善全身状况、调节体内应变机制、缓解病情及对症治疗的作用。在糖皮质激素中,地塞米松疗效最好,副作用最小[8],普遍认为其作用机制可能与减轻炎症反应,稳定细胞膜结构,从而减少自由基的产生和破坏作用[9]有关。同时地塞米松能阻止视网膜下新生血管的形成[10]。糖皮质激素可加快血-视网膜屏障的形成,减轻荧光渗漏和视网膜水肿,提高光感细胞存活率,加快外界膜的形成和脉络膜血管的开放,增加血流,减少视网膜组织的局部缺血,保存RPE细胞,减轻损伤,从而限制由RPE细胞损伤带来的对视网膜光感细胞的继发性损伤。而最重要的是糖皮质激素可阻止脂质过氧化,减少自由基的形成,保护膜结构,保护膜的稳定性功能[1]。本研究发现,125mg/L的地塞米松对RPE细胞间通讯功能有一定的保护作用,并与浓度有关,但不是线性关系。250mg/L与500mg/L两组间差异无显著性,说明其浓度达到一定的范围后,对细胞的保护作用趋于稳定。通过本实验可以了解地塞米松对RPE细胞通讯功能的保护。因此,我们认为地塞米松对细胞通讯功能的保护主要与其阻止脂质过氧化、保护膜的稳定性功能密切相关。
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    二、激光照射后维拉帕米对RPE细胞间通讯功能的保护作用

    钙阻滞剂是一类能阻断细胞膜钙通道,减少细胞外液钙内流的药物,最初用于心血管系统,近年来因钙离子广泛的生物学效应的发现,而使其应用领域不断扩大。Edward等[11]报道,光损伤的视网膜变性可能与细胞内钙离子升高有关,钙离子阻滞剂可阻止细胞内的钙离子升高,而光损伤的视网膜变性可能与细胞内钙离子升高有关,故钙阻滞剂可缓解视网膜的变性,同时钙离子阻滞剂可改善血流、防止视网膜缺血性改变。光照条件下,RPE细胞中的钙离子升高,而钙离子阻滞剂能抑制其升高,保护RPE细胞免受侵害的同时保护光感细胞-色素上皮复合体。我们曾发现,激光照射后细胞内钙离子浓度、细胞间通讯功能降低。本研究结果表明,钙离子阻滞剂-维拉帕米能保护细胞间通讯,保护的程度与用药的浓度有关。20mg/L维拉帕米就有明显的保护作用,40及80mg/L浓度的药物保护作用更明显,但后两者之间无明显差别。由此可见,RPE细胞在激光损伤的情况下,其细胞间通讯功能的保持与维拉帕米用药的浓度有一定的关系,但也不是线性关系,当用药达到一定的浓度后其保护作用即达稳定状态。分析其保护机制可能与抑制细胞内钙离子浓度升高有关。
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    综上所述,地塞米松及维拉帕米均能保护细胞间的通讯功能,使相连的PRE细胞群体在激光照射后保持功能的整体性,在此基础上减少由RPE细胞膜功能损伤带来的光感细胞继发性损伤,也能在促使RPE细胞修复、尽快恢复血-视网膜屏障的同时,抑制RPE细胞的过度增殖,减少视网膜下新生血管的形成,从而减少激光损伤带来的继发性病变。

    本课题受全军“九五”医药卫生科研基金资助(基金编号96M143)

    参考文献

    1 Lam TT,Takahashi K,Fu J,et al.Methylprednisolone therapy in laser injury of the retina.Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol,1993,231:729-736.

    2 Douki T, Lee S,Dorey K,et al .Stress-wave-induced injury to retinal pigment epithelium cells in vitro.Lasers Surg Med,1996,19:249-259.
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    3 Pollack A,Korte GE.Restoration of the outer blood-retinal barrier after krypton laser photocoagulation. Ophthalmic Res,1993,25:201-209.

    4 Stramm LE, Haskins ME,McGovern MM,et al.Tissue culture of cat retinal pigment epithelium.Exp Eye Res,1983,36:91-101.

    5 Matsumoto M,Yoshimura N, Honda Y. Increased production of transforming growth factor-beta 2 from cultured human retinal pigment epithelial cells by photocoagulation . Invest Ophthalmol Vis Sci,1994, 35: 4245-4252.
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    6 Roider J,Michaud NA,Flotte TJ,et al.Response of the retinal pigment epithelium to selective photocoagulation .Arch Ophthalmol,1992,110:1786-1792.

    7 何守志,王凤翔,顾峥,等.激光对猪视网膜色素上皮细胞间通讯功能的影响.军医进修学院学报,1998,19:173-175.

    8 曲治华,王朝清.激光对人的有害作用及防治措施.北京:人民卫生出版社,1985.247-249.

    9 Parver LM,Auker CR,Fine BS ,et al.Dexamethasone protection against photochemical retinal injury.Arch Ophthalmol,1984,102:772-777.
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    10 Ishibashi T,Miki K,Sorgente N,et al.Effects of intravitreal adminstration of steroids on experimental subretinal neovascularization in the subhuman primate .Arch Ophthalmol,1985,103:708-711.

    11 Edward DP,Lam TT,Shahinfar S,et al.Amdioration of light-induced retinal degeneration by a calcium overload blocker.Arch Ophthalmol,1991,109:554-562.

    (收稿:1998-08-11 修回:1999-01-30), http://www.100md.com