中国眼耳鼻喉科杂志2013年11月第13卷第6期 365 基础研究 基质金属蛋白酶及其组织抑制剂在结膜 松弛症成纤维细胞中的表达△ 韩竹梅张兴儒柯梅青倪振华 符之碹李青松项敏泓 【摘要】 目的探讨基质金属蛋白酶1、3(MMP.1、MMP.3)及其组织抑制因子1、3(TIMP一1、TIMP.3)在结 体外原 膜松弛症(CCh)成纤维细胞培养上清液中的表达,揭示四者表达水平变化与CCh的内在联系。方法代培养CCh成纤维细胞,取第3—6代细胞,以2.5×10 个/mL浓度接种于24孔板中培养,24 h后提取细胞上 清液,采用ELISA检测MMP一1、MMP一3、TIMP-1、TIMP-3的表达水平。不同组间比较采用单因素方差分析。结 果MMP一1的表达:CCh组成纤维细胞的蛋白浓度明显高于正常对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。 MMP-3的表达:CCh组成纤维细胞的蛋白浓度明显高于正常对照组,差异有统计学意义(P<0.01)。TIMP.1的 表达:CCh组成纤维细胞的蛋白浓度与正常对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。TIMP一3的表达:CCh 组成纤维细胞的蛋白浓度明显低于正常对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论成纤维细胞MMP.1/ TIMP一1及MMP一3/TIMP一3的表达失衡可能参与了CCh的发生、发展。(中国眼耳鼻喉科杂志,2013,13:365— 367) 【关键词】结膜松弛症;成纤维细胞;基质金属蛋白酶 Study of matrix metalloproteinases(MMIPs)and tissue inhibitors of metalloproteinases(TIMEs)expression in ifbroblasts of Conjunctivochalasis HAN Zhu—mei。ZHAGN X g—ru,KE Mei—qing,NI Zhen—hua ,FU zhi—XIlATLn,LI Qig—nsong,XIANG Min—hong.Department of Ophthalmology,Putuo Hospital Afilfiated to Shanghai University of ia ntraditional Medicine.Shanghai 20( 62. Corresponding author:ZHANG Xing.131,Email:zhangxingru928@hotmail.com 【Abstract】0bjective To investigate the expression of MMP一1,MMP一3,TIMP一1 and TIMP一3 in the cell culture supernatant of ifbroblsts of Coniunctaivochalasis.To reveal the internal link between the expression level changes of four indicators with CCh.Methods Three to six passage cells were taken from primitive culture CCh fibroblasts in vitro. They were cultured with concentration of 2.5×10 /mL in 24 hole culture plate cultivation.Cell supernatant was extracted after 24 h.ELISA method was used to detect the expression of MMP一1.MMP一3.TIMP一1 and TIMP一3.Single factor analysis of variance was used to compare the difference among groups.Results The expression of MMP一1:the protein concentrations of CCh fibroblstas were signiifcantly hi出er than that of normal control group(P<0.05).The expression of MMP-3:the protein concentrations of CCh fibroblasts were signiifcantly higher than the normal control group (P<0.01).The expression of TIMP.1:there was no statistically signiifcant difference(P>0.05)of the protein concentration of between CCh fibroblasts with the control group.The expression of TIMP-3:the protein concentration of CCh fibroblasts is signiifcantly lower than that of normal control group(P<0.05).Conclusions The expression of MMP.1/TIMP—l nd MMP一3/11MP.3 iambalances may participate in the development of the CCh.(Chin J Ophthalmol and Otorhinolaryngo1.2013,13:365—367) 【Key words】 Conjunctivochalasis;Fibroblast;Matrix metlaloproteinases 结膜松弛症(conjunctivochalasis,CCh)是年龄相 proteinases,TIMPs)表达失衡有关 。MMPs可降解细 胞外基质(extracellular matirx,ECM),TIMPs是特异性 关性老年人常见眼病¨J,CCh的发病机制与球结膜成 纤维细胞功能发生改变 引,球结膜组织弹力纤维减 MMPs抑制剂,二者共同维持ECM的合成及降解平 衡。2012年1~12月通过检测CCh球结膜成纤维细 少,胶原纤维融解 4。,球结膜厚度变薄 ,及球结膜 组织中基质金属蛋白酶(matirx metalloproteinases, 胞中MMPs及TIMPs的表达,旨在进一步探讨结膜松 MMPs)的表达过强 ,球结膜成纤维细胞MMPs与基 质金属蛋白酶抑制剂(tissue inhibitors of metallo- 弛症的发病机制。 基金项目:上海市卫生局科研基金资助项目(20124415) 作者单位:上海中医药大学附属普陀医院眼科 中心实验室上海200062 通讯作者:张兴儒(Email:zhangxingru928@hotmail.com) 366 1材料与方法 1.1材料CO 培养箱(SANYO公司,日本),超净工 作台(苏净集团安泰公司),倒置显微镜(WILOVERT 公司,德国),低温高速离心机(Eppendorf公司,德 国),酶标检测仪(BIO.RAD公司,美国),DMEM培养 基、青霉素.链霉素溶液、0.25%胰蛋白酶溶液(上海博 谷生物科技有限公司),成纤维细胞生长添加物(FGS) (北京裕恒丰生物科技有限公司)。MMP一1、MMP一3、 TIMP 1、TIMP.3 ELISA试剂盒(上海明睿生物有限公 司)。收集上海中医药大学附属普陀医院眼科手术室 2012年1~12月病例资料。CCh组:随机选择CCh手 术切除的松弛结膜13例(13眼),按照Zhang 的分级 标准,Ⅱ级2眼,Ⅲ级8眼,Ⅳ级3眼,年龄54~82岁, 平均(68.08±8.42)岁。正常对照组:为年龄配对的 单纯白内障超声乳化手术的病例16例(16眼),年龄 56~85岁,平均(70.14±8.43)岁。均获得上海中医 药大学附属普陀医院伦理委员会批准及患者知情 同意。 1.2方法 1.2.1 细胞培养 。。 将切取的球结膜组织放人准备 好的无菌装有9 g/L生理盐水的一次性药碗内漂洗3 次,除去血污;用眼科显微剪刀将其剪成0.5~1 mm 大小组织块,平铺于六孔板内,翻转底朝上放置37℃、 体积分数5%CO 培养箱中培养,观察6孔板内组织块 近干;翻转6孔板底朝下,缓慢加入3 mL含10%体积 胎牛血清和青霉素一链霉素、0.1%FGS的DMEM培养 液,且勿使组织浮起,继续培养;每3天换液1次,在倒 置相差显微镜下观察接种组织块贴壁及培养液情况。 经过倒置显微镜对细胞形态观察及免疫荧光和流式细 胞术对成纤维细胞特异性蛋白的检测,鉴定为成纤维 细胞。 1.2.2 ELISA检测细胞上清液中MMP一1、MMP.3、 TIMP—l、TIMP一3的质量浓度 选取3~6代呈对数生 长期细胞,将生长至90%的细胞消化后,用含10%体 积胎牛血清的DMEM培养液制成细胞悬液,以2.5× 10 个/mL浓度接种于24孔板中,每孔为l mL。培养 24 h后,弃去原培养液,加无血清DMEM培养液,每孔 1 mL,每组设3个复孑L,然后置于37 cC,体积分数为 5%CO 培养箱中,培养48 h后,收集各孔培养上清 液,高速离心机(相对离心力为152×g)离心20 min, 取上清液,置于无菌EP管中,分装后一20℃冷冻保存, 用ELISA检测其中MMP.1、MMP.3、TIMP.1、TIMP一3浓 度,按试剂盒说明书操作。用酶标仪在450 nm波长处 测量各孑L的吸光度(A 。)OD值,利用标准品OD值及 其相对应的浓度,以OD值为横坐标,浓度为纵坐标, 作一标准曲线并用公式表现出来,将样本的OD值代 入计算即可得出样本浓度。 1.3统计学方法统计学处理采用SPSS16.0统计学 软件进行统计,各组检测指标数据资料经w检测呈正 态分布,经Levene检验方差,检测平均浓度值用以均 数.4-标准差表示,采用单因素方差分析,以P<0.05 作为差异有统计学意义。 2 结果 采用ELISA检测,得到各个标本中MMPs、TIMPs 浓度表达。MMP一1的表达:CCh成纤维细胞的浓度明 显高于正常对照组,差异有统计学意义(F=0.40,P< 0.05)。MMP一3的表达:CCh成纤维细胞的浓度明显 高于正常对照组,差异有统计学意义(F=0.79,P< 0.01)。TIMP-1的表达:CCh成纤维细胞的浓度与 常对照组比较,差异无统计学意义(F=1.05,P> 0.05)。TIMP一3的表达:CCh成纤维细胞的浓度明显 低于正常对照组,差异有统计学意义(F=0.74,P< 0.05)。见表1。 表1 两组成纤维细胞中MMP-1、MMP-3、TIMP-1、 TIMP-3浓度比较(x±S,ng/mL) 注: 示与CCh组比较,差异有统计学意义(P<0.05) 3讨论 随着人口老年化加快,CCh的患病人数将不断增 多。Zhang等¨ 报道,60岁及以上人群中CCh患病 率为44.08%。近年研究发现MMPs及TIMPs参与J, 球结膜ECM稳态的调节,其功能失调可能参与了CCh 的病理过程-, 。 MMPs是水解ECM的蛋白裂解酶,包括基质中以 及整合于质膜中的各种胶原酶和弹性蛋白酶等,是以 ECM成分为水解底物的蛋白酶家系,主要在ECM的 降解和重建中起作用。在正常的生理状态下,ECM处 于不断产生和降解的动态平衡中;病理状态下,ECM 的产生和(或)降解失平衡使其过多堆积,从而导致 组织病理学方面的改变,产生相应的疾病。 MMPs主要分为5类,其中,胶原酶(MMP.1、8、13) 中国眼耳鼻喉科杂志2013年11月第13卷第6期 367 主要降解I、Ⅱ、Ⅲ型胶原;基质降解酶(MMP.3、7、10、 11、12)广泛降解ECM。TIMPs是机体自发产生的特异 性抑制MMPs功能的一组蛋白质,目前研究发现 TIMPs的成员有4个:TIMP一1、TIMP-2、TIMP.3、 表达明显低于正常对照组,释放到细胞外的较少,大部 分储存在细胞内,证实了细胞内外MMP.3/TIMP.3失 去平衡。这些研究结果提示在CCh中MMP.1的表达 水平明显升高,而TIMP-1并没有随之相应的升高,同 时,MMP-3的表达水平明显升高,而TIMP.3的表达却 降低,上述球结膜成纤维细胞MMPs及TIMPs的病理 表达可能参与了CCh的发生。对于MMPs、TIMPs的 TIMP-4。它们可下调MMPs的活性,对于维持ECM的 稳态有重要作用。TIMP一1是体内MMP.1的天然特异 性组织抑制剂,可抑制MMP.1酶原活化及其活性。 TIMP一3是一种结合细胞外基质的非可溶性蛋白,调节 MMP一3蛋白水解活性,协调ECM的降解与重建。在 生理条件下,MMPs和TIMPs之间保持动态平衡,以确 表达改变的机制及途径还需进一步深入的研究。 参考文献 [1]Zhang X,li Q,Zou H,et a1.Aessing the severity ot conjunctiv— ochalasis in a senile population:a community-based epidemiology 保正常生理功能的进行;但在某些病理条件下,这种生 理平衡状态被打破,从而对组织表现出极大的破坏力 而致病。MMPs和TIMPs表达水平失衡与眼科疾病的 发生、发展密切相关。 李青松等 研究显示CCh球结膜组织中MMP.1、 MMP-3表达较高,MMPs与TIMPs平衡失调。Meller 等 l 对CCh与正常结膜的成纤维细胞研究发现,CCh 组结膜成纤维细胞MMP一1和MMP.3过度表达。Li study in Shanghai,China[J].BMC Public Health,2011,11: 198-203. [2]张兴儒,俞彰,刘哗翔,等.结膜松弛症超微结构电镜研究[J].中 国眼耳鼻喉科杂志,2003,3(4):223-224. [3]李轶捷,张兴儒,项敏泓,等.结膜松弛症球结膜及筋膜组织的超 微结构观察[J].中华实验眼科杂志,2012,30(7):638-640. [4] 张兴儒,蔡瑞霞,王宝华,等.结膜松弛症的病理组织学观察 [J].中华眼科杂志,2004,40(1):37-39. [5] Zhang XR,Zhang ZY,Hoffman MR,et a1.The effect of age and conjunctiv0chalasis on conjunctival thickness[J].Curr Eye Res, 2013,38(3):331-334. 等 对正常结膜和CCh来源的结膜成纤维细胞进行 培养研究发现,CCh患者成纤维细胞MMP.1和MMP.3 蛋白表达在CCh中明显增加,分别为正常组的3.5~ 7.6倍及2.3~13倍。在CCh中,MMP.3的酶蛋白溶 解活性和MMP.1的胶原酶溶解活性增强。这些研究 结果提示MMPs与TIMPs的失衡导致了球结膜基质和 [6]Zhang XR,Zhang ZY,Hoffman MR.Conjunctival thickness measured by optical coherence tomography[J].Ophthalmology,2013,120 (6):1305. [7]李青松,张兴儒,项敏泓,等.基质金属蛋白酶在结膜松弛症球结 Tenon囊的过度降解,而发生CCh。 本研究中采用ELISA检测细胞培养上清液中 MMPs的表达情况,采用CCh成纤维细胞的培养方 法 ,选取3~6代呈对数期生长的成纤维细胞,排除 膜组织中的表达[J].中华眼科杂志,2010,46(9):838.840. [8]Li DQ,Meller D,Liu Y,et a1.Overexpresion ofMMP一1 and MMP-3 by cuhured conjunctivoehalasis fibroblasts[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2000,41(2):404-410. 了原代培养中可能存在的上皮细胞。简单纯化了体外 实验的研究环境,排除了细胞混杂因素的干扰,直接检 测CCh成纤维细胞培养上清液中MMP一1、MMP一3、 TIMP一1、TIMP一3的表达。 [9]Zhang XR,Zou HD,Li QS,et a1.Comparison study of two diagnostic and grading systems for c0I】j_unctivochalasis[J].Chin Med J(Eng1), 2013,126(16):3118-3123. [1O]韩竹梅,张兴儒,张隆,等.结膜松弛症成纤维细胞的培养和鉴定 [J].眼科,2013,22(2):105—109. [1 1] Meller D,Li DQ,Tseng SC.Regulation of collagenase,stromelysin, and gelatinase B in human conjunetival and conjunctivochalasis ifbroblasts by interleukin一1 beta and tumor necrosis factor—alpha『J1. 本研究中CCh组成纤维细胞MMP-1、MMP-3呈 高表达,表明大部分释放出胞外,胞内贮存的较少,证 实了CCh是多种因素导致ECM的改变,使细胞内大 部分MMP.1、MMP.3释放到细胞外维持ECM的稳定。 TIMP.1的表达与正常对照组比较没有统计学意义,证 实了细胞内外MMP一1/TIMP一1失去平衡。TIMP-3的 Invest Ophthalmol Vis Sci,2000,41(10):2922-2929. (收稿日期2013-08-02) (本文编辑诸静英) 试题1.答案:C.Fuchs综合征是非肉芽肿性葡萄膜炎,它 引起的虹膜结节主要是Koeppe结节,特征性表现为小的绒毛 状半透明结节,往往呈多发性,沿瞳孔领一周分布,偶尔出现 葡萄膜炎的一个重要体征。 试题2.答案:C.先天性视盘小凹70%发生在视盘颞侧,约 20%发生于中心,其他位置的小凹不超过10%。 Busacca结节。而Busacca结节是虹膜实质的结节,是肉芽肿型