维甲酸对斑马鱼胚胎与内耳发育的影响及对顺铂损伤斑马鱼毛细胞后的保护作用研究

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[背景]维甲酸是一种维生素A的活性衍生物,作为生物调节因子,在机体各种器官生长发育、细胞分化、增殖凋亡等一系列重要的生物学过程中,发挥着至关重要的作用。维甲酸在几个器官的发育和功能中是必不可少的,其中包括内耳的发育。维持维甲酸的平衡等同于维持完整生物体的正常生理,失控的维甲酸信号可能导致严重的疾病。顺铂是一种常用且有效的抗肿瘤化疗药物,它具有抗癌谱广、作用性强、与许多抗肿瘤药物有协同作用的优点。顺铂已普遍用于治疗各种类型的肿瘤,如生殖系统肿瘤、头颈部肿瘤、膀胱癌等,治疗效果显著。然而顺铂所带来的肾毒性、耳毒性以及神经毒性,使其临床应用受到限制。在运用顺铂等化疗药物的同时,给予补液及使用利尿药物,可以明显地减轻顺铂对肾脏的损害。但是由顺铂所诱导的耳毒性,对人类的损害来说往往是永久性的,顺铂损伤内耳毛细胞,而人类的内耳毛细胞无法再生,从而出现感音神经性听力损失,不仅限制了顺铂在临床上的应用,也给大大降低了肿瘤病人治疗后的生活质量。[目的]探讨维甲酸对斑马鱼胚胎及内耳早期发育的影响;探索维甲酸对斑马鱼神经丘毛细胞在顺铂损伤后的保护作用。[方法](1)在斑马鱼胚胎发育初期(50%外包状态)时运用维甲酸(RA)的合成抑制剂(DEAB)抑制维甲酸的合成。实验组斑马鱼胚胎用不同浓度(1.0-4.0μM)的DEAB溶液孵育至72hpf(受精后72小时),后用斑马鱼系统水孵育至120hpf。0-72hpf观察实验组与对照组斑马鱼胚胎的死亡及畸形情况,计算生存率及畸形率。120hpf时观察实验组与对照组斑马鱼幼鱼耳囊及耳石的变化,并计算耳囊的面积。120hpf时用FM1-43FX标记斑马鱼耳囊周围毛细胞并计数。(2)在DEAB孵育液中加入外源性RA,观察对照组、DEAB孵育组、DEAB+RA孵育组、RA孵育组的斑马鱼幼鱼耳囊面积及神经丘毛细胞的变化。(3)采用实时荧光定量PCR(qPCR)检测对照组、DEAB孵育组、RA孵育组的内耳发育相关基因(dlx6a、otx2b和eya1)的表达水平变化。(4)采用顺铂溶液孵育120hpf的斑马鱼幼鱼24h,撤药后分别用RA溶液及DEAB溶液继续孵育斑马鱼幼鱼12小时,采用FM1-43FX标记神经丘毛细胞数目,采用DCFH-DA、DPPP荧光分子探针测定各组斑马鱼幼鱼体内的活性氧(ROS)、脂质过氧化产物(MDA)的含量。[结果](1)在斑马鱼胚胎发育早期抑制RA合成,观察胚胎发育至72hpf。与对照组相比,不同浓度DEAB孵育组的斑马鱼胚胎出现生存率降低及畸形率升高的现象,并呈现一定的浓度依赖性。畸形的表现主要为斑马鱼胚胎破膜延迟,体长变短,身体长轴弯曲,头部萎缩,眼和耳囊耳石缩小,耳石缺失及位置改变。继续孵育至120hpf,与对照组相比,不同浓度的DEAB孵育组的耳囊面积缩小,耳囊周围神经丘毛细胞减少。对照组与实验组的差异具有统计学意义。(2)在DEAB孵育液中加入外源性RA后,与单用DEAB孵育的斑马鱼幼鱼相比,耳囊面积与神经丘毛细胞数目有所增加,两组之间的差异具有统计学意义,而与对照组相比,单RA孵育组的耳囊面积及神经丘毛细胞数目无统计学差异。(3)与对照组相比,DEAB孵育组的斑马鱼内耳发育相关基因eya1的表达量下调,两组之间的差异具有统计学意义。(4)与对照组相比,顺铂损伤斑马鱼后神经丘毛细胞的数目减少;移除顺铂后加入RA溶液(顺铂+RA)组的神经丘毛细胞数目较顺铂组有所增加,三组间具有统计学差异,而顺铂+DEAB组与顺铂组相比无统计学差异。与对照组相比,顺铂损伤斑马鱼后,体内活性氧、脂质过氧化物含量明显升高,差异均有统计学意义,同时顺铂+RA组斑马鱼体内活性氧、脂质过氧化物含量低于顺铂组,而顺铂+DEAB组的活性氧、脂质过氧化物含量与顺铂组相比无统计学差异。[结论](1)在斑马鱼胚胎发育早期抑制维甲酸的合成,斑马鱼胚胎的生存率降低及畸形率升高。维甲酸对斑马鱼早期发育至关重要,抑制维甲酸合成后可导致胚胎致死及致畸。(2)在斑马鱼胚胎发育早期抑制维甲酸的合成,斑马鱼幼鱼的内耳耳囊及耳石发育畸形,耳囊面积减小,耳囊周围神经丘毛细胞减少。再运用外源性维甲酸可在一定程度上挽救DEAB所导致的发育畸形及神经丘毛细胞减少。内耳发育相关基因eya1也因发育过程中抑制维甲酸合成后,其表达量下调,影响内耳的发育。说明维甲酸对斑马鱼内耳的发育至关重要。(3)顺铂可致斑马鱼侧线毛细胞数目减少及斑马鱼体内活性氧、脂质过氧化物生成增加,而移除顺铂后使用维甲酸处理可改善顺铂导致的耳毒性改变。说明维甲酸对顺铂所诱导的耳毒性有保护作用。
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