实验研究
叔丁基对苯二酚对早期糖尿病模型大鼠视网膜结构和功能的保护作用及其机制
中华实验眼科杂志, 2022,40(9) : 796-803. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20191225-00555
摘要
目的

研究抗氧化剂叔丁基对苯二酚(tBHQ)对早期糖尿病大鼠视网膜结构和功能的保护作用及其机制。

方法

选取8周龄健康清洁级雄性SD大鼠45只,采用随机数字表法将其分为正常对照组、糖尿病模型组和tBHQ干预组,每组15只;糖尿病模型组和tBHQ干预组采用一次性腹腔内注射链脲佐菌素(STZ)诱导糖尿病模型,正常对照组大鼠腹腔内注射等容量枸橼酸钠缓冲液;tBHQ干预组在STZ注射前2周喂食质量分数为1% tBHQ添加饲料,其余2个组大鼠喂食普通饲料;分别于造模后72 h、2周和4周尾静脉采血用于血糖检测。取造模成功的大鼠于造模后4周行视网膜电图(ERG)检测;采用苏木精-伊红染色法观察大鼠视网膜组织形态结构变化;采用TUNEL法观察视网膜组织各层细胞凋亡情况;Western blot法检测视网膜组织中蛋白激酶B(Akt)、p-Akt、内皮型一氧化氮合酶(eNOS)和p-eNOS的表达情况。另取体外培养的Müller细胞系rMC-1进行分组。正常对照组、甘露醇对照组、高糖组细胞分别在正常培养基、含5.5 mmol/L葡萄糖+24.5 mmol/L甘露醇的培养基、高糖培养基中培养72 h。tBHQ干预组细胞先于含5 μmol/L tBHQ的正常糖培养基中预处理24 h,然后于含5 μmol/L tBHQ的高糖培养基中继续培养72 h;磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)抑制剂组细胞先于含5 μmol/L LY294002的正常糖培养基中预处理6 h,然后于含5 μmol/L LY294002及5 μmol/L tBHQ的正常糖培养基中继续培养24 h,最后于含5 μmol/L LY294002及5 μmol/L tBHQ的高糖培养基中继续培养72 h,收集各组细胞提取蛋白,Western blot法检测Akt、p-Akt、eNOS和p-eNOS的表达情况。

结果

造模后72 h、2周和4周,糖尿病模型组大鼠血糖较正常对照组和tBHQ干预组高,差异均有统计学意义(均P<0.01)。造模后4周糖尿病模型组大鼠暗适应ERG的a波、b波振幅较正常对照组和tBHQ干预组下降,差异均有统计学意义(均P<0.05)。组织病理学染色结果显示,与正常对照组相比,糖尿病模型组视网膜神经节细胞数目减少,内丛状层水肿增厚,内核层及外核层变薄,结构疏松且排列紊乱,而tBHQ干预组各结构较糖尿病模型组有所改善。TUNEL染色结果显示,糖尿病模型组大鼠视网膜细胞凋亡指数较正常对照组和tBHQ干预组高,差异均有统计学意义(均P<0.05),且凋亡细胞主要存在于外核层。Western blot法检测结果显示,正常对照组、糖尿病模型组和tBHQ干预组大鼠视网膜组织p-Akt/Akt的相对表达量分别为0.76±0.11、0.52±0.10和1.14±0.31,p-eNOS/eNOS的相对表达量分别为0.83±0.06、0.52±0.08和1.03±0.13,糖尿病模型组大鼠视网膜组织p-Akt/Akt、p-eNOS/eNOS的相对表达量均较正常对照组和tBHQ干预组降低,差异均有统计学意义(均P<0.01);正常对照组、甘露醇对照组、高糖组、tBHQ干预组和PI3K抑制剂组细胞p-Akt/Akt的相对表达量分别为0.95±0.38、0.94±0.27、0.33±0.25、1.32±0.37和0.24±0.09,p-eNOS/eNOS的相对表达量分别为0.86±0.11、0.74±0.29、0.45±0.29、1.28±0.22和0.73±0.29,高糖组细胞p-Akt/Akt、p-eNOS/eNOS的相对表达量较正常对照组和tBHQ干预组显著降低,差异均有统计学意义(均P<0.05),PI3K抑制剂组p-Akt/Akt、p-eNOS/eNOS的相对表达量较tBHQ干预组明显降低,差异均有统计学意义(均P<0.01)。

结论

tBHQ对早期糖尿病大鼠视网膜结构和功能均具有保护作用,其保护作用机制可能与Akt/eNOS信号通路的活化有关。

引用本文: 王娟, 韦芳, 曹阳, 等.  叔丁基对苯二酚对早期糖尿病模型大鼠视网膜结构和功能的保护作用及其机制 [J] . 中华实验眼科杂志, 2022, 40(9) : 796-803. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20191225-00555.
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糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)是糖尿病的一种常见微血管并发症,早期防治是防止DR致盲的重要手段之一[1]。研究表明糖尿病大鼠的视网膜神经功能损伤早于血管损伤[2]。临床研究也证实了糖尿病患者尚未出现视网膜结构改变时,其视网膜电图(electroretinogram,ERG)的b波及振荡电位已出现振幅下降,并且随着病程延长及病情加重,ERG振幅进一步下降,潜伏期延长[3],充分说明糖尿病患者早期视网膜神经功能即已出现异常。因此,早期保护和恢复DR中视网膜神经元的功能对于防止DR致盲有重要意义。叔丁基对苯二酚(tert-butylhydroquinone,tBHQ)分子式为C10H14O2,是一种合成的酚类抗氧化剂,常被用作食品添加剂以防止油脂食品氧化变质,属于Ⅱ相酶诱导剂之一,可有效防止氧化应激诱导的细胞功能障碍[4]。研究表明tBHQ可通过激活磷脂酰肌醇3激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)途径促进蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)磷酸化[5];而磷酸化的Akt及其活化通路可对阿尔兹海默症等神经退行性疾病发挥抗细胞凋亡及抗氧化应激作用[6],证实了tBHQ在保护神经元方面具有一定作用。在DR中,PI3K/Akt途径受到抑制,并参与高糖诱导的视网膜细胞损伤[7]。因此恢复PI3K/Akt通路的活性将对防治DR起到关键作用。既往研究结果表明,tBHQ可通过促进Akt的下游靶蛋白内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)活化发挥抵抗内皮功能损害和eNOS解偶联的作用[8];而tBHQ能否恢复糖尿病诱导的eNOS活性尚未可知。本研究拟建立糖尿病动物模型和细胞高糖模型,观察tBHQ对DR早期视网膜结构和功能的作用,并探讨其作用机制。

 
 
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