单唾液酸神经节苷酯对兔视网膜缺血再灌注损伤的保护作用

单唾液酸神经节苷酯对兔视网膜缺血再灌注损伤的保护作用 单唾液酸神经节苷酯对兔视网膜缺血再灌 注损伤的保护作用         &nb sp; 作者:赵春梅 岳向东 韩笑 赵志惠 景晓彬    【摘要】  目的:通过监测视网膜电流图,ERG,a～b波恢复的百分率～观察单唾液酸神经节苷酯,GM-1,球后注射给药在视网膜缺血再灌注损伤中的保护作用。方法:健康新西兰大耳白兔20只～随机分为实验组和治疗组～ 用眼内灌注方法制成视网膜急性缺血的动物模型～治疗组于撤压前5min球后注射GM-1 ,1mg/kg,～实验组只加压不给药～均缺血前ERG～缺血期ERG及再灌注30,60,90min时的ERG图形。 结果:两组缺血前的 a～b波振幅无显著差异,P,0.05,。a波振幅的恢复在再灌注30～60及90min两组间相比均无显著差异,P,0.05,。b波振幅的恢复在再灌注30～60及90min两组间相比均有显著性的差异,两组间30～60及90min比较均P ,0.01,～治疗组均高于实验组。 结论:单唾液酸神经节苷酯对视网膜缺血再灌注损伤具有保护作用。 【关键词】  单唾液酸神经节苷酯 视网膜缺血再 灌注 视网膜电流图 Protective effects of GM-1 in retinal ischemic injury        Abstract  AIM: To detect the recovery of amplitude a-wave and b-wave in reperfusion by using electroretinogram(ERG). The possible mechanism of effect of GM-1 through rerobulbar way in retinal ischemic injury was also observed. METHODS: Twenty Switzerland healthy rabbits with big ears were selected and randomly divided into experimental group and treated group. The rabbit's retinal ischemic model was induced in intraocular pressure by perfusing the normal saline. The treated group was administered with GM-1(1mg/kg) as an intravenous push 5 minutes before the termination of ischemia. The experimental group was no medicine on it but pressure. The wave of ERG of the model eyes in the two groups were recorded respectively before and during ischemia and also at the 30, 60 and 90 minutes of reperfusion. RESULTS: The amplitude of a-wave and b- wave had no significance before ischemia (P >0.05). The a-wave amplitudes in the recovery between the two groups had no significance at 30, 60, and 90 minutes of reperfusion P >0.05). The b-wave amplitudes in the recovery in the treated group were higher than it in the experimental group. CONCLUSION: GM-1 has the protective effects in retinal ischemic injury induced by intraocular hypertension.     〃 KEYWORDS: GM-1; retina ischemia injury; electroretinogram 0引言     视网膜缺血是临床常见的一种综合 征～如青光眼、视网膜中央血管阻塞、糖尿病性视网膜病变 等～视网膜缺血性疾病是常见的引起视功能下降的病因。现 有的资料认为～损伤的机制主要包括能量缺乏、钙离子超载、 自由基的大量产生、兴奋毒性氨基酸的过量释放[1]、各种 神经营养因子的缺乏及由此而启动了调控细胞凋亡的基因～ 使视网膜神经细胞因凋亡致死[2]～从而引起视功能损害。 目前对缺血再灌注损伤的药物研究多为全身给药且多作用于单一环节～效果欠理想～我们应用单唾液酸神经节苷酯,GM-1,球后注射局部给药～且对抗缺血再灌注损伤的多个环节～取得了较满意的效果～报告如下。     1材料和方法     1.1材料 华北煤炭医学院动物室提供新西兰大耳白兔～不拘雌雄共20只～内外眼均无异常～质量2.0~2.5kg～眼压1.60~2.27kPa(12~17mmHg)。实验前用卡那霉素眼药水冲洗结膜囊～250g/L乌拉坦沿耳缘静脉注射麻醉,1g/kg,～将麻醉的动物固定在自制的实验台上～头部正前方固定～将连接生理盐水瓶输液管的5.5号头皮静脉穿刺针在距角膜缘4mm处垂直巩膜面刺入眼内～固定好穿刺针～抬高生理盐水瓶高度注入生理盐水～使之产生120mmHg的压力～加压持续60min～制成急性高眼压视网膜缺血的动物模型～随机分为实验组和治疗组各10只。     1.2方法 治疗组于撤压前5min球后注射单唾液酸神经节苷酯,GM-1,1mg/kg。实验组只加压～不给药。每组动物分别记录缺血前ERG、缺血期ERG、再灌注30～60～90min时ERG图形。采用德国Rite-port公司视 觉电生理诊断系统进行闪光视网膜电流图检查。视觉刺激器为Ganzfeld刺激器～单次闪光持续时间为10μs ,闪光强度0.0dB。作用电极为单电极的角膜接触镜电极～参考电极和地极为自制银针电极。将麻醉固定好的动物暗适应 130min～阿托品散瞳记录电极即角膜接触电极臵于动物角膜上～参考电极臵于两眼连线中点的头皮下～接地电极刺入耳根部。左右眼分别对准Ganzfeld刺激器单眼记录ERG图形。记录方式:所有的动物均记录缺血前ERG～缺血期ERG及再灌注30～60～90min时的ERG图形。ERGa波振幅值从基线水平到a波波峰～ b波振幅从a波波峰到b波的峰值。由于动物个体间存在差异性～我们用振幅恢复的百分率来达a～b波波幅恢复的数值。     2结果     眼内加压时～动物眼球变硬～瞳孔散大～角膜呈雾状混浊。缺血前的 a～b波振幅无显著差异,P,0.05,。a～b波振幅没有因动物接受GM-1治疗而受到任何影响。在眼内加压10min及结束加压后立即进行ERG记录所得图形均为直线。再灌注30min～实验组a波振幅为,0.847〒0.055,μV～治疗组a波振幅为,0.854〒0.056,μV～两组相比无显著差异,P,0.05,。再灌注60min～实验 组a波振幅为,0.935〒0.047,μV～治疗组a波振幅为,0.946〒0.049,μV～无显著差异,P,0.05,。再灌注90min～实验组a波振幅为,1.017〒0.065,μV～治疗组a波振幅为,1.039〒0.058,μV,均已恢复并超过100,～无显著差异,P,0.05,。治疗组b波振幅的恢复在再灌注30min,0.228〒0.032,μV、60min,0.403〒0.056,μV～90min,0.617〒0.057,μV,与实验组再灌注30min,无b波,～60min,0.089〒0.021,μV～90min,0.135〒0.036,μV3个时间段相比均有显著性的增加,P,0.01,。     3讨论     关于缺血再灌注损伤发生机制的一般过程大多数学者认为是按以下步骤发生的～ 1,首先因为缺血缺氧导致细胞内能量短缺～三羧酸循环不能进行～ATP产生减少～ATP的减少使许多跨膜主动转运不能进行～如Na+-K+ATP酶、Ca2+ATP酶等失能使细胞内Na+～Ca2+积聚～而细胞外高K+～Cl-顺电势梯度由细胞外进入细胞内～细胞内Na+～Cl-的潴留又使水分大量内流～造成细胞水肿～甚至坏死,2,Ca2+在细胞内的积聚激活了黄嘌呤氧化酶～降解次黄嘌呤～产生自由基～但量极少,3,兴奋性氨基酸是神经组织中一种常见的神经递质～在缺血过程中可以检测出兴 奋性氨基酸的过度释放～释放的机制认为主要是清除机制功能失衡所致～但也有人认为自由基一旦产生就可以直接或间接刺激兴奋性氨基酸的释放～兴奋性氨基酸以谷氨酸和天冬氨酸最为常见～而它们过度释放会产生兴奋毒性～主要通过离子型谷氨酸受体发挥毒性作用,4,由眼内高压引起的视网膜缺血～会因为筛板部分神经轴突受压而引起轴浆流的中断～各种神经营养因子无法逆行转运至神经节细胞～这也是引起神经节细胞死亡的一个原因,5,神经细胞的存活有赖于和周围细胞的关系～一旦神经细胞开始死亡～与其相关联的神经元就不可避免的会或早或晚死亡,6,再灌注阶段～氧气的介入使缺血状态下积聚于线粒体的大量次黄嘌呤和氧气发生反应～产生大量的自由基刺激更多的 兴奋性氨基酸释放。而且这个过程的各个环节互为因果～互相加重～形成一个串式级联反应。     视网膜缺血损伤是致盲的一种常见多发因素～如不及时治疗～可造成不可逆性的视力丧失[3,4]。国内外许多眼科学家对这一病变过程进行过大量研究～包括临床诊治和实验性研究～目前仍没有一个较理想的治疗方案。神经节苷脂(gangliosides)是一种含唾液酸的神经鞘糖脂, 它既有脂溶性,又有水溶性,是大多数哺乳动物细胞膜的组成部分,在中枢神经系统中含量丰富。神经节苷 脂有两个基本功能:1)介导细胞与经胞,细胞与微生物及细胞与基质间的相互作用,2,调控细胞质膜中蛋白质的功能,如生长因子受体,离子通道等。外源性的神经节苷酯可以通过与细胞表面的神经节苷酯受体结合蛋白,来改变与神经节苷酯相连的激酶活性,从而增加和降低细胞的生长速率。GM-1是单唾液酸四乙糖神经节苷脂,在神经发生,生长及分化中起必不可少的作用[5]。外源性GM-1可以通过血脑屏障进入中枢神经系统并整合到神经细胞膜发挥作用[6]～它由一个疏水的神经酰胺和一个亲水的糖链组成,在4个糖基的第二位上带有一分子的唾液酸,其疏水的神经酰胺部分插入细胞膜脂质双层的外层,亲水的糖链部分暴露在细胞膜表面,这种分布使其易于细胞外的信息发生相互反应,影响细胞膜活动而发挥其生物学功能。另外,细胞膜神经节苷脂类物质浓度随其极性基因的动态作用,钙离子浓度及细胞表面糖蛋白的含量变化而变化引起,细胞膜局部结构改变而影响膜表面糖蛋白和嵌入蛋白。所以目前认为神经节苷脂类物质对神经细胞外信息传递具有重要意义[7]。     ERGa波主要起源于光感受器细胞～对缺血性损伤的耐受性较强～b波主要起源于视网膜内层的双极细胞和Mül ler细胞～是视网膜缺血的灵敏指标。本实验显示:所有动物在眼内加压10min后立即进行ERG记录 所得图形均为直线～提示视网膜神经元对缺血损伤非常敏感～导致这种结果的原因可能有两种: 1,缺血的直接影响,2,缺血过程中释放的兴奋性氨基酸、自由基及细胞内钙离子超载等因素的影响。GM-1增加了视网膜缺血60min后a～b波振幅的恢复～再灌注60min时实验组和治疗组a波振幅的恢复均达到了缺血前的基线值～而b波只有部分程度的恢复～a波恢复较灵敏～b波恢复缓慢、不完全这种现象在国外许多急性视网膜缺血的动物模型中也被观察到～这与视网膜内、外层血供的解剖关系有关。近年来研究表明,外源性GM-1插入到细胞膜中可加强神经细胞对神经营养因子的反应,GM-1本身还有神经营养作用,神经节苷脂可挽救去除营养物质的神经细胞。GM-1对中枢神经系统损伤具有明显的修复作用,其作用途径如下:1,直接嵌入受损神经细胞膜补充缺损,保持细胞膜的完整性[8],2,维持细胞膜上Na+-K+ATP酶和Ca2+-Mg2+ATP酶的活性[9～10],3,抑制病理性脂质过氧化反应,阻断兴奋性氨基酸对相关离子的正常转运过程,4,防止乳酸性酸中毒,对多种神经生长因子有促进作用,对多种炎性因子及细胞因子表达起调控作用,对神经细胞凋亡起阻断作用[11～12]。我们不仅应用GM-1对抗视网膜缺血再灌注损伤的多个环节～而且用药方式进行改进～球后注射局部给药不仅减少用药剂量、增强疗效并且减少了全身给药的不良反应～取得了较好的效果。 【参考文献】   1 Neal MJ, Cunningham JR, Hutson PH, Hogg J. 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