新型生物肽抑制眼部纤维化疾病作用及机制研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:flysnake
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目的:眼部纤维化疾病包括增生性玻璃体视网膜病变(proliferative vitreoretinopathy,PVR),青光眼滤过术后疤痕,角膜疤痕等。这类疾病易致盲,难治疗,临床缺少安全有效药物。本课题从人体内源性蛋白骨形成蛋白-7(bone morphogenetic protein-7,BMP-7)中筛选出具有关键活性位点的新型生物肽BP2,并评估其在眼部纤维化疾病模型中的有效性,安全性及机制。方法:(1)多肽筛选:采用生物信息学方法从BMP-7蛋白中筛选出三段不同位点多肽,BP1,BP2及BP3。MTS方法检测多肽对人RPE-19细胞正常增殖及生长因子诱导下异常增殖的影响,划痕方法检测多肽对人RPE-19细胞机械性迁移的作用。(2)多肽体内外抑制PVR有效性:体外Transwell方法,光学观察,胶原牵拉实验,免疫荧光方法检测不同浓度梯度的多肽BP2作用下,人RPE-19细胞迁移能力的改变,对转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)诱导下细胞形态改变的作用,以及细胞胶原牵拉的作用及RPE细胞发生上皮-间质性转化(epithelial mesenchymal transition,EMT)过程中关键蛋白的表达。此外通过体内建立兔眼PVR动物模型,给予BP2多肽眼内注射干预,通过检眼镜,B超,眼底照相,大体剖开,组织病理学,HE及MASSON染色观察眼内增殖膜以及网脱发生情况。(3)多肽体内外干预青光眼滤过术后疤痕有效性:在体外原代培养人Tenon’s囊成纤维细胞(Human Tenon’s Fibroblasts,HTF),通过MTS法检测BP2干预下HTF细胞活力,流式细胞术检测凋亡,胶原牵拉检测细胞收缩能力,免疫荧光检测HTF细胞由成纤维细胞向肌成纤维细胞转化过程中关键蛋白表达改变。体内建立兔眼青光眼滤过术模型,观测BP2与丝裂霉素(mitomycin,MMC)分别干预后的滤过泡形态,眼压,滤过泡组织病理学改变。(4)多肽抑制其它疤痕模型的效果:通过BP2对体外培养人角膜细胞(human corneal fibroblasts,HCF)增殖活力影响,机械迁移改变,炎症因子水平,EMT转化过程中关键蛋白表达的改变,初步探讨多肽对角膜疤痕的抑制效果;通过建立体外兔耳皮肤疤痕模型,给予BP2皮下注射观察多肽干预皮肤疤痕的效果。(5)多肽在动物体内作用的安全性:通过临床观察,组织病理学检查,眼压,电生理,电镜微结构检测,评估BP2眼内注射的安全性。(6)多肽抑制纤维化机制:通过Western检测EMT转化中关键标记蛋白表达,纤维化关键通路Smad磷酸化水平改变,探讨BP2抑制纤维化的可能机制。结果:(1)筛选出活性肽BP2:从母蛋白BMP-7中初筛选出三段多肽BP1,BP2及BP3。通过体外实验从初筛多肽中确定BP2生物活性最佳。(2)多肽BP2有效抑制体内外PVR模型:BP2干预后RPE细胞趋化能力下降,细胞在TGF-β刺激下的形态改变及收缩能力明显低于诱导组(p<0.05),所表达的EMT标记蛋白:α-平滑肌机动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)及紧密连接蛋白-1(zonula occludens-1,ZO-1))在EMT转化过程中的改变均受到显著抑制。在体内,BP2玻璃体腔注射能够减轻兔眼PVR模型中增殖膜的形成,网脱发生率较未干预组减少60%。(3)多肽BP2有效干预体内外青光眼滤过术后疤痕:BP2能有效抑制HTF细胞向肌成纤维细胞转化以及青光眼滤过泡疤痕形成。BP2对HTF细胞正常生长无影响,细胞凋亡明显低于MMC组(p<0.05),BP2能够降低HTF细胞收缩牵拉能力,对TGF-β诱导后细胞骨架蛋白,α-SMA蛋白及胶原表达起到抑制作用。在体内BP2能够维持滤过泡形态,对疤痕的抑制作用虽不及MMC显著,但眼部副作用明显低于MMC组。(4)多肽BP2抑制其它疤痕模型:多肽能够抑制体外角膜细胞机械迁移,炎症因子水平,及α-SMA表达(p<0.05)。能够减轻兔耳皮肤疤痕模型中疤痕严重程度。(5)多肽动物体内作用安全性:多肽对兔眼微结构,电生理功能及眼压无明显影响,安全性良好。(6)多肽抑制纤维化机制:多肽通过抑制Smad2,Smad3磷酸化及EMT中重要蛋白表达发挥抑制纤维化作用。在Western检测中BP2显著抑制RPE,HTF,HCF三种细胞在TGF-β诱导后α-SMA,ZO-1,上皮细胞钙粘蛋白(E-cadherin),纤维连接蛋白(Fibronectin)及I型胶原蛋白collagen type I alpha1(Col1α1)的表达改变(p<0.05),及Smad2,Smad3磷酸化水平(p<0.05)。结论:通过生物信息学筛选的新型生物肽BP2能够安全,有效抑制体内外眼部纤维化疾病模型,包括PVR、青光眼滤过术后疤痕、角膜疤痕及皮肤疤痕。其抗纤维化机制可能通过抑制Smad2/3通路,降低EMT转化及胶原表达实现。BP2作为安全性佳,分子量低的新型天然抗纤维化多肽,有望向临床抗纤维化药物转化。
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