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目的: 近视是指在眼调节放松的状态下,平行光线经眼球屈光系统后聚焦在视网膜之前的一种屈光不正状态。近视作为全世界范围内最常见的屈光不正,近年来发生率呈快速增长的趋势。近视可引起一些眼部并发症和视力损害,比如不同程度的黄斑变性、后巩膜葡萄肿等等。近视可分为轴性近视和屈光性近视,其发生是环境和遗传等多因素共同作用的结果,但目前其确切的发病机制仍在不断探索中,尚缺乏有效的、从病因学上入手的防治措施。因此,近视的相关研究势在必行。 我们前期通过 RNA-sequence结果分析形觉剥夺 2天、4周的小鼠近视眼模型巩膜转录组,发现巩膜内过氧化物酶体增殖物激活受体-α (peroxisome proliferators-activated receptors-α,PPARα)信号通路功能下调,PPARα及其部分下游靶基因表达下降,而其他 PPAR 受体亚型改变不明显,因此可提示小鼠近视诱导过程中,巩膜 PPARα 可能与近视的形成及细胞外基质重塑有关。为了进一步明确 PPARα 在和近视和屈光发育中的作用,我们课题组从美国Jackson Lab引进了PPARα全身敲除小鼠,发现PPARα敲除后小鼠出现明显的近视,而且巩膜胶原减少。此外我们还发现,在三色豚鼠球后结膜下注射 PPARα激动剂 Fenofibrate(非诺贝特),可抑制三色豚鼠形觉剥夺近视形成。 综上实验结果: 1) RNA-sequence分析发现形觉剥夺后小鼠巩膜PPARα 及其部分下游靶基因表达下调; 2)PPARα 全身敲除小鼠出现明显的近视; 3)PPARα激动剂非诺贝特可抑制豚鼠形觉剥夺近视形成; 我们推测PPARα 可能参与了近视的形成。鉴于我们又发现PPARα全身敲除小鼠巩膜胶原合成减少,提示 PPARα 可能影响巩膜胶原的合成。综上所述,我们提出科学假设:巩膜 PPARα通过调控巩膜胶原合成,从而引起近视。为了证明此假设,我们将在前期实验的基础上,先证实巩膜 PPARα 参与调控巩膜胶原合成从而引起近视,然后证明视网膜PPARα 不参与近视调控从而来反向证明巩膜 PPARα 对调控巩膜胶原及近视的作用。通过此项研究,我们有望明确巩膜PPARα在屈光发育和近视形成中的作用及对巩膜胶原合成的调控方式,从而阐明近视发生发展的机制及胶原合成调控机制,为寻找可能的特异性近视干预药物提供新的理论依据。 方法: 1.巩膜PPARα参与调控巩膜胶原合成从而引起近视 本部分实验采用 4 周龄的 PPARα 全身敲除小鼠(PPARα-KO)为实验动物,利用 EIR测量屈光,OCT检测眼轴长度、前房深度、玻璃体腔深度、晶状体厚度等眼球参数,淘汰眼球畸形、眼球发育不全、角膜溃疡等小鼠,筛选出双眼屈光差值小于5.0 D,营养条件良好,体重一致约10±2g的小鼠纳入实验。将筛选出来符合条件的小鼠随机分为三组,分别是 PPARα-KO组(NC 组),双眼不做任何处理;AAV8-Vector 组(CT 组),右眼 Tenon’s 囊下注射包装空载体的 Ⅷ 型腺相关病毒组(AAV8-Vevtor)病毒;AAV8-PPARα OE 组(OE组),右眼 Tenon’s 囊下注射包装PPARα 过表达载体的 Ⅷ 型腺相关病毒组(AAV8-PPARα),研究过表达巩膜PPARα对 PPARα-KO小鼠屈光、眼轴长度、前房深度、玻璃体腔深度、晶状体厚度等参数的影响及巩膜胶原的影响。病毒注射后 2 周、4 周再次利用 EIR 测量小鼠屈光,利用OCT检测小鼠眼轴长度、前房深度、玻璃体腔深度、晶状体厚度的变化,并在注射 4 周后对小鼠巩膜、角膜、视网膜等组织取材,利用 RT-PCR 检测小鼠巩膜 PPARα、PPARα下游靶基因SCD1、CAP2、AP2S1等 和 Ⅰ 型胶原在mRNA水平的变化。 2.明确视网膜PPARα是否参与小鼠屈光发育和近视形成 利用PPARα-flox小鼠(该品系小鼠在位于PPARα基因的第4外显子两端插入有flox序列)与视网膜特异表达Cre(Six3-Cre)小鼠杂交获得视网膜特异敲除PPARα的Cre阳性小鼠(Six3CrePPARαfl/fl)及Cre阴性的对照小鼠(PPARαfl/fl)两种基因型小鼠,当小鼠4周龄时利用EIR测量屈光,OCT检测眼轴长度、前房深度、玻璃体腔深度、晶状体厚度等眼球参数,淘汰眼球畸形、眼球发育不全、角膜溃疡等小鼠,筛选出双眼屈光差值小于5.0 D,营养条件良好,体重一致约10±2g的小鼠纳入实验,观察视网膜特异性敲除对屈光的影响。在小鼠6周龄、8周龄时再次利用EIR检测小鼠屈光的变化,利用OCT检测小鼠眼轴长度、前房深度、玻璃体腔深度、晶状体厚度等参数的变化,并在小鼠8周龄时通过RT-PCR检测小鼠视网膜PPARα在mRNA水平的变化。 结果: 1.PPARα KO小鼠巩膜过表达PPARα后对胶原的作用及近视的影响 (1)PPARα-KO小鼠实验组右眼Tenon’s囊下注射AAV8-PPARα后2周和4周,与对侧眼相比屈光没有差异,与CT组及NC组相比,屈光也没有出现明显的变化。 (2)PPARα-KO小鼠实验组右眼Tenon’s囊下注射AAV8-PPARα后2周和4周,与对侧眼及 CT组、NC相比,眼轴长度、角膜厚度、玻璃体腔深度、前房深度、晶状体厚度等眼球参数没有明显的变化。 (3)PPARα-KO小鼠实验组右眼Tenon’s囊下注射 AAV8-PPARα后 2周和 4周,与对侧眼及CT组、NC相比,注射AAV8-PPARα的右眼巩膜PPARα在mRNA水平表达明显升高,而巩膜Ⅰ型胶原及PPARα下游靶基因SCD1、CAP2、AP2S1等基因表达水平没有明显变化。 2.小鼠视网膜特异敲除PPARα后对屈光发育及眼轴长度等眼球参数的影响 (1)PPARα 视网膜特异性敲除小鼠(Six3CrePPARαfl/fl)视网膜 PPARα 的量在mRNA水平明显下调。 (2)PPARα视网膜特异性敲除小鼠(Six3CrePPARαfl/fl)4周龄、6周龄、8周龄时相比较于同窝的PPARαfl/fl 小鼠,屈光没有明显变化;眼轴长度、角膜厚度、玻璃体腔深度、前房深度、晶状体厚度等眼球参数没有明显的变化。 结论: PPARα-KO 小鼠出现近视但眼轴延长。PPARα 视网膜特异敲除后屈光和轴长度、角膜厚度、玻璃体腔深度、前房深度、晶状体厚度等眼球参数没有明显变化,提示视网膜 PPARα 减少不影响小鼠的屈光发育。巩膜过表达 PPARα 不影响小鼠的屈光发育和巩膜胶原的表达,提示可能过表达不能真正恢复 PPARα 的功能或者巩膜PPARα不参与近视的形成。