实验研究
发光二极管照射对高糖培养的视网膜神经元凋亡的光生物调节作用及其机制
中华实验眼科杂志, 2017,35(7) : 591-596. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2017.07.004
摘要
背景

研究糖尿病视网膜病变(DR)的发病机制及防治具有重要的临床意义。近年来随着生物医学光子学研究的发展,国际上利用光生物调节进行疾病防治的研究越来越受到重视,但关于光生物调节对DR的防治作用研究鲜见报道。

目的

探讨光生物调节对高糖环境下视网膜神经元凋亡的抑制作用及其机制,为光生物调节在DR治疗方面的应用提供依据。

方法

采用免疫磁珠分离法分离Wistar大鼠视网膜神经元并进行传代培养,采用Nissl染色法对培养的细胞进行鉴定。将培养的细胞分为正常对照组、高糖模型组和高糖+发光二极管(LED)组,正常对照组细胞采用Neurobasal培养基进行培养,高糖模型组细胞在Neurobasal培养基中添加25 mmol/L葡萄糖,高糖+LED组细胞造模后48 h在培养箱中用LED红光光源进行照射,光源波长为620 nm,最大功率为1 W,中心光辐射照度为6.67 mW/cm2。光源置于细胞上方2 cm处,光斑直径为2.0 cm,使光斑完全覆盖1个培养孔,每次连续照射300 s,12 h后重复照射1次,共照射3次。培养后48 h采用流式细胞仪测定各组细胞凋亡情况;采用激光扫描共焦显微镜观察各组细胞内Ca2浓度变化;Western blot法检测各组细胞中磷酸化丝氨酸-苏氨酸激酶(p-AKT)蛋白的相对表达量。

结果

培养后2~3 d,倒置显微镜下可见细胞呈多边形和椭圆形,可见细胞核及核仁。培养后5~7 d神经元突起增多,经Nissl染色后细胞质呈蓝紫色,神经元与神经胶质细胞的比例达91%。正常对照组、高糖模型组和高糖+LED组细胞凋亡率分别为(7.634±3.176)%、(33.642±9.315)%和(23.914±6.375)%,其中高糖模型组和高糖+LED组细胞凋亡率均明显高于正常对照组,高糖+LED组细胞凋亡率明显低于高糖模型组,差异均有统计学意义(均P<0.01)。激光扫描共焦显微镜下可见高糖模型组和高糖+LED组细胞中Ca2荧光像素值均明显高于正常对照组,高糖+LED组细胞中Ca2荧光像素值明显低于高糖模型组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。Westen blot法检测显示正常对照组、高糖模型组和高糖+LED组细胞中p-AKT蛋白相对表达量分别为10.34±3.18、2.16±0.46和7.15±1.72,高糖+LED组细胞中p-AKT蛋白相对表达量明显低于高糖模型组,差异有统计学意义(P<0.05)。

结论

高糖环境抑制抗凋亡的PI3K/AKT通路活性并影响视网膜神经元钙稳态,导致细胞凋亡。低强度LED光照射可激活PI3K/AKT通路,减少高糖引起的细胞凋亡。

引用本文: 张丽敏, 张凤久, 林安岭, 等.  发光二极管照射对高糖培养的视网膜神经元凋亡的光生物调节作用及其机制 [J] . 中华实验眼科杂志, 2017, 35(7) : 591-596. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2017.07.004.
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糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)是世界范围内的主要致盲眼病,研究DR的发病机制及预防和治疗手段具有重要的临床意义。DR的发病是一个复杂的病理过程,涉及多元醇代谢通路异常、肌醇耗竭、自由基的作用、蛋白质的非酶糖基化、细胞凋亡等,是多因素、多阶段作用的结果。从细胞学角度探讨DR的发病机制越来越受到广泛关注。光生物调节作用由辐射而不是热效应(温度升高不超过0.5 ℃)产生,它是低强度单色光或激光对细胞或组织的一种非损伤调节作用。光生物调节作用在生物医学中应用广泛,最近发现它可以调节细胞凋亡,并有可能用于调节干细胞功能,因此越来越受到重视。目前,关于光生物调节对DR修复作用的研究在中国鲜见报道。本研究中拟观察发光二级管(light emitting diode,LED)照射对高糖环境下培养的大鼠视网膜神经元凋亡的调节作用,探讨光生物调节在DR治疗方面的应用价值。

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