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氯化锂是一种常见的抗抑郁、抗躁狂类药物,近年来其神经保护作用方面的研究越来越引起人们的重视。已有大量文献报道了该药物在体内和体外的神经保护作用,但其对视网膜神经节细胞保护作用方面的报道较少。
参与视网膜神经节细胞损伤的因素很多,但最终共同的通路是视网膜神经节细胞DNA损伤所导致的细胞凋亡。在神经元的DNA损伤中,DNA双链断裂(Double Strand Break,DBS)足DNA损伤的主要形式之一,如果该损伤不能得到及时修复,将给细胞带来严重的后果,导致细胞凋亡。
因此,从DNA损伤与修复的角度,对氯化锂保护视网膜神经细胞损伤的分子机制进行初步探讨和分析,对进一步研究氯化锂视神经保护机制有着重要的意义。
目的:
1.通过体内、体外实验观察并验证氯化锂对视网膜神经细胞的保护作用。
2.观察氯化锂对视网膜神经细胞DNA非同源末端连接修复频率的影响。
3.观察氯化锂对参与DNA非同源末端连接的Ligase IV、Ku、MreIl及转录因子CREB、CTCF mRNA表达的影响,并对各因子变化原因进行初步探讨。
方法:
1.原代培养SD乳鼠视网膜神经细胞,MAP2免疫荧光法鉴定神经细胞纯度。0.5mM,1.0mM,3.0mM氯化锂(对照组不加氯化锂)处理,12h后换至含0.5%FBS的培养基,进行缺血处理,36h后倒置显微镜下进行拍照,比较不同组问突起长度的差异。
2.原代培养视网膜神经细胞,缺血处理40h后提取细胞总DNA,电泳检测DNA的完整性。
3.原代培养SD乳鼠视网膜神经细胞,RT-PCR检测氯化锂对Mrell、Ku、LiagaseIV表达的影响。
4.Real time RT-PCR进一步检测氯化锂对原代培养视网膜神经细胞Ligase IV,转录因子CREB和CTCF表达的影响。
5.通过质粒转染,利用流式细胞仪检测GFP阳性细胞的比例,即视网膜神经细胞DNA非同源末端连接(NHEJ)的修复效率。
6.动物实验:实验组大鼠每日皮下注射1.5mEq/Kg氯化锂,对照组注射等量PBS,采用前房灌注法制造急性高眼压缺血再灌注损伤大鼠模型,术后1天、1周、2周取材,制作石蜡切片,进行常规HE染色、DAPI染色和原位凋亡检测,体内观察氯化锂对视网膜神经细胞的保护作用。
结果:
1.MAP2免疫荧光鉴定,所培养视网膜细胞中,神经细胞占80%。缺血处理36h后,对照组神经细胞突起较短(22.07±9.90μm),加入不同浓度氯化锂进行处理的神经细胞突起较长,较对照组长度差异均有统计学意义;尤其加入1.0mM(48.71±15.93μm)和3.0mM(52.13±16.88μm)氯化锂组,细胞的突起较对照组明显增长、交织呈网状。
2.DNA电泳结果显示氯化锂促进神经细胞DNA的修复,染色体DNA更完整,发生的断裂较对照组明显减少。浓度1.0mM氯化锂为最佳。
3.RT-PCR检测表明,加入1.0mM氯化锂处理的神经细胞中,Ligase IV mRNA的表达,较对照组有明显增加,而Ku和MreIl表达量未见明显改变。
4.Real time RT-PCR检测再次显示,加入1.0mM氯化锂处理的神经细胞,LigaseIVmRNA的表达较对照组明显增加,另外,转录因子CREB和CTCF的表达也有明显增加。
5.缺血处理12h,转染断裂的pEGFP-N1,加入1.0mM氯化锂处理组的神经细胞表达GFP的比例明显高于对照组,说明氯化锂促进DNA的修复。
6.体内实验结果:对照组和实验组大鼠急性高眼压缺血处理后随着时间延长,均呈现出视网膜变薄的趋势,尤其术后1周、2周时比较明显;术后1周、2周时,注射氯化锂实验组的大鼠眼视网膜厚度均高于对照组眼,差异有统计学意义。DAPI染色,对照组眼中,凋亡的神经节细胞多于氯化锂注射组眼;原位凋亡检测,对照组视网膜凋亡细胞多于氯化锂注射组,且多位于节细胞层。
结论:
本研究从体内、体外的形态学证明:氯化锂对SD乳鼠视网膜的保护作用;从分子水平说明氯化锂可上调转录因子CTCF、CREB mRNA的表达;并发现氯化锂可上调DNA Ligase IV mRNA的表达,促进神经细胞DNA非同源末端结合(NHEJ)的修复效率,首次从DNA修复的途径阐明了氯化锂对视网膜神经细胞的保护作用。