局部应用骨化三醇促进糖尿病小鼠角膜上皮和神经再生的实验研究

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目的:在STZ诱导的1型糖尿病小鼠模型中,维生素D的缺乏会导致角膜上皮损伤愈合延迟,但食物补充维生素D并不能挽回角膜上皮的愈合速率,本文探讨骨化三醇点眼对糖尿病角膜上皮损伤愈合及神经修复的作用。方法:C57BL/6小鼠腹腔注射STZ建立糖尿病模型,检测糖尿病小鼠及同龄正常鼠血糖水平和25(OH)D水平。刮除角膜中央上皮建立角膜上皮损伤模型。实验分组:正常损伤组、糖尿病损伤组、糖尿病损伤+骨化三醇治疗组,采用裂隙灯及荧光素钠染色评估角膜上皮刮除后0h、24h、30h、48h的愈合情况,ki67免疫荧光染色评估角膜上皮的增殖情况。为了检测骨化三醇对糖尿病角膜神经再生的作用,采用角膜知觉敏感度仪测量刮除后3-14d角膜敏感度,采用角膜铺片染色检测角膜神经密度。收集正常损伤组、糖尿病损伤组、糖尿病损伤+骨化三醇治疗组角膜,通过免疫荧光染色,ELISA和RT-q PCR,检测骨化三醇对糖尿病角膜中性粒细胞浸润,巨噬细胞转化的影响。通过Western Blot,ELISA、RT-q PCR技术,检测NLRP3信号通路及相关因子的表达。为了进一步研究骨化三醇对糖尿病角膜损伤愈合的作用机制,检测NLRP3拮抗剂MCC950和IL-1β中和抗体对糖尿病角膜上皮损伤愈合的影响。通过荧光素钠染色评价其对角膜上皮修复速率的影响,通过ki67免疫荧光染色评价干预后的上皮增殖情况。采用敏感度和角膜铺片染色评价其对糖尿病角膜神经再生的作用。此外,通过免疫荧光染色和定量PCR评价局部应用骨化三醇对糖尿病角膜上皮桥粒、半桥粒的表达影响。结果:通过对小鼠血的检测发现,与正常小鼠相比,糖尿病小鼠血糖升高且血清的25(OH)D水平明显降低(p<0.05)。角膜上皮损伤实验结果表明,局部应用骨化三醇显著加速了糖尿病角膜上皮愈合,ki67免疫荧光染色显示角膜上皮增殖显著增加(p<0.05)。后续的角膜敏感度和角膜神经铺片染色显示,骨化三醇的局部应用促进了损伤后糖尿病角膜的神经再生,角膜知觉得到明显改善(p<0.05)。免疫荧光染色、ELISA、RT-q PCR结果显示,与未治疗的糖尿病组相比,骨化三醇点眼显著降低中性粒细胞在角膜中的浸润,同时促进M1-M2巨噬细胞转化(p<0.05)。ELISA、RTq PCR、Western blot的结果显示,局部应用骨化三醇,显著降低糖尿病角膜NLRP3炎症小体及下游相关因子(IL-1β、pro-IL-1β、pro-caspase-1、caspase-1、ASC)的表达(p<0.05)。NLRP3拮抗剂MCC950和IL-1β封闭抗体显著提高糖尿病角膜上皮损伤愈合率及上皮增殖能力、角膜神经密度及敏感度(p<0.05),可见,从机制上讲,骨化三醇通过抑制糖尿病角膜中NLRP3炎性小体的过度活化达到其促进上皮及神经修复的作用。此外,骨化三醇上调糖尿病角膜中桥粒和半桥体相关基因的表达(p<0.05)。结论:糖尿病小鼠体内25(OH)D水平明显降低,局部应用骨化三醇促进了糖尿病角膜上皮损伤愈合、神经再生和感觉恢复。这些改善可能与糖尿病小鼠过度活化的NLRP3信号及炎症反应的抑制有关。
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