实验研究
角膜基质细胞诱导分化的脂肪间充质干细胞羊膜片移植治疗兔角膜碱烧伤的疗效及其机制
中华实验眼科杂志, 2015,33(6) : 500-506. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2015.06.004
摘要
背景

角膜化学烧伤是致盲眼病之一,先前的各种疗法在临床上的应用均受到一定的限制,而脂肪间充质干细胞(ADSCs)移植疗法受到密切关注。

目的

观察诱导分化的ADSCs羊膜片移植治疗兔角膜碱烧伤的疗效及其机制。

方法

无菌条件下剪取兔角膜,用悬浮基质片法分离并培养兔角膜基质细胞(CSCs)。取兔腹股沟脂肪组织,以酶消化法(质量分数0.25%胰蛋白酶)分离及培养兔ADSCs,并用流式细胞术鉴定ADSCs表面抗原的表达。将CSCs与ADSCs共培养,采用免疫荧光技术和逆转录PCR(RT-PCR)鉴定CSCs诱导后ADSCs向角膜基质样细胞分化的表达,分别将诱导或未诱导的ADSCs种植于羊膜上制备成细胞羊膜片。选择60只新西兰白兔,右眼用浸有质量分数1%NaOH的滤纸贴敷于角膜中央50 s制备兔角膜碱烧伤模型,按随机数字表法将模型眼随机分为诱导ADSCs+羊膜移植组、未诱导ADSCs +羊膜移植组、单纯羊膜移植组及模型组。分别于术后1周、2周和1个月在裂隙灯显微镜下观察各组兔模型眼角膜的混浊程度和新生血管形成情况,并对角膜炎症进行评分,采用ELISA法检测术后1个月角膜组织匀浆中CD45、γ干扰素(IFN-γ)、白细胞介素-10(IL-10)蛋白及房水中血管内皮生长因子(VEGF)蛋白的质量浓度。

结果

从脂肪组织分离培养的ADSCs表面抗原CD105、CD29、CD44的阳性表达率分别为90.23%、88.56%、98.88%;分离培养的CSCs波形蛋白呈阳性表达;CSCs与ADSCs共培养后多数细胞双标记染色阳性。苏木精-伊红染色显示,ADSCs种植于羊膜后生长良好。术后1个月,模型组角膜混浊呈瓷白色,新生血管面积最大,而诱导ADSCs+羊膜移植组角膜透明,新生血管最少。术后1个月,诱导ADSCs+羊膜移植组、未诱导ADSCs+羊膜移植组、单纯羊膜移植组和模型组兔角膜混浊程度评分分别为1.65±0.18、2.05±0.17、2.68±0.25和2.90±0.18,新生血管面积分别为(10.59±1.78)、(22.58±1.63)、(37.98±1.90)和(45.37±1.65)mm2,术后1周、2周及1个月4个组间角膜混浊程度评分和角膜新生血管(CNV)面积的差异均有统计学意义(F=280.826、330.172、465.707,均P=0.000;F=60.020、670.811、1 510.231,均P=0.000),其中诱导ADSCs+羊膜移植组角膜炎症评分明显低于其他3个组,CNV面积小于其他3个组,差异均有统计学意义(均P<0.01)。术后1个月,4个组间角膜组织匀浆中CD45、IL-10、IFN-γ质量浓度的差异均有统计学意义(F=916.545、1 739.358、462.134,均P=0.000),其中与未诱导ADSCs+羊膜移植组、单纯羊膜移植组和模型组比较,诱导ADSCs+羊膜移植组CD45、IFN-γ质量浓度明显降低,而IL-10质量浓度明显升高,差异均有统计学意义(均P<0.01)。4个组兔房水中VEGF质量浓度的总体比较差异有统计学意义(F=129.126,P=0.000),其中诱导ADSCs+羊膜移植组兔房水中VEGF质量浓度明显低于未诱导ADSCs+羊膜移植组、单纯羊膜移植组和模型组,差异均有统计学意义(均P<0.01)。

结论

CSCs诱导的ADSCs羊膜片移植法治疗兔角膜碱烧伤有较好的疗效,其作用机制可能是ADSCs在CECs诱导下分化为具有角膜上皮细胞特征的细胞,同时羊膜可减轻免疫炎症反应,抑制新生血管形成。

引用本文: 李颖, 杨磊, 宋艳萍, 等.  角膜基质细胞诱导分化的脂肪间充质干细胞羊膜片移植治疗兔角膜碱烧伤的疗效及其机制 [J] . 中华实验眼科杂志, 2015, 33(6) : 500-506. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2015.06.004.
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角膜化学性损伤导致角膜失去透明性,其中以碱烧伤更为严重,因碱性物质易与组织中的脂质发生皂化反应,形成既为水溶性又为脂溶性的化合物,使碱性物质继续破坏角膜上皮,继而溶解基质蛋白,甚至波及前房结构。持续的组织细胞分解、前睫状血管的栓塞、角膜缘干细胞的消失或功能缺陷均会造成角膜不可逆的组织损伤,导致角膜上皮的反复剥脱、角膜结膜化、角膜溃疡等。由于角膜溃疡后期常并发角膜新生血管(corneal neovascularization,CNV),因此角膜移植手术疗效不佳并易复发。眼碱烧伤的传统治疗方法有羊膜移植、自体角膜缘干细胞移植[1,2]、异体角膜缘干细胞移植[3]等,但由于各种手术本身均有一定的局限性,其临床应用受到一定的限制,如自体角膜缘干细胞移植对部分患者有良好的疗效,但到目前为止,尚缺少相关实验研究的支持,且自体角膜缘植片取自健眼,由于健眼表面需要的干细胞数量无法确定,因此,从健眼取多少角膜缘组织才能保证既不影响健眼的眼表稳定,又能有效治疗患眼仍然是一个尚未解决的问题,而且当双眼均发生大面积眼表损害时也缺少可供移植的自体角膜缘干细胞;异体角膜缘干细胞移植手术能提供足够的角膜缘植片,但供体来源有限,并且角膜缘具有丰富的毛细血管,因此同种异体移植后,其免疫排斥反应不容忽视[4];羊膜移植治疗眼表疾患目前在临床上应用较广泛[5],但因重度角膜碱烧伤患者角膜缺乏上皮再生来源的干细胞,因此羊膜移植不能治疗角膜缘严重受损的眼表损伤。目前,用体外培养的人骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)移植治疗兔眼表损伤获得了较好的效果,其疗效优于传统羊膜移植[4,5,6],但是,BMSCs取材困难且患者依从性差,故脂肪间充质干细胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)移植疗法受到广泛关注。作为成体干细胞的重要组成,ADSCs不存在伦理学问题,易于获取,体外增生迅速,免疫原性低[7],克服了上述治疗方法的不足。本研究观察ADSCs移植对角膜碱烧伤的治疗效果,并探讨角膜的修复机制。

 
 
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