雷珠单抗通过血管内皮生长因子/STAT3/胶质纤维酸性蛋白通路对糖尿病视网膜病变的影响

Effect of ranibizumab on diabetic retinopathy via the vascular endothelial growth factor/STAT3/glial fibrillary acidic protein pathway.

作者信息Ye-Ting Lin, Jian Tan, Yu-Lin Tao, Wei-Wen Hu, Yi-Cang Wang, Jing Huang, Qiong Zhou, Ang Xiao
PMID40487605
发布时间2025-05-15
DOI10.4239/wjd.v16.i5.99473

实验完整度

包含体外细胞模型(ARPE-19、HRMECs)和高糖处理、体内糖尿病大鼠模型(STZ诱导)及多种验证(CCK-8、qPCR、Western blot、FFA、组织染色、免疫荧光),并进行功能验证和机制通路分析。

主要模型

ARPE-19细胞(高糖处理) 人视网膜微血管内皮细胞HRMECs(高糖处理) 链脲佐菌素诱导的糖尿病SD大鼠模型

重点核对

高糖处理浓度25 mmol/L持续72小时 雷珠单抗处理浓度0.25 mg/mL处理24小时 STZ诱导糖尿病剂量60 mg/kg 实验分组:A(雷珠单抗+严格血糖控制)、B(雷珠单抗)、C(严格血糖控制)、D(无干预)、E(生理盐水)、F(正常对照) 观察时间点:诱导后第6、8、10周

摘要

背景:糖尿病视网膜病变(DR)是糖尿病患者视力丧失的主要原因。血管内皮生长因子(VEGF)通路在DR的发病机制中起关键作用,雷珠单抗作为一种抗VEGF药物,在其治疗中显示出前景。信号转导与转录激活因子3(STAT3)参与炎症过程和细胞信号传导,而胶质纤维酸性蛋白(GFAP)是胶质细胞活化的标志物,两者均参与DR中的视网膜损伤。然而,雷珠单抗通过VEGF/STAT3/GFAP通路影响早期DR的机制尚未完全阐明。目的:通过VEGF/STAT3/GFAP通路研究雷珠单抗在早期DR中的作用。方法:在成人视网膜色素上皮19(ARPE-19)细胞和人视网膜微血管内皮细胞(HRMECs)中,于高糖条件下培养以模拟糖尿病环境。通过定量聚合酶链反应和蛋白质印迹分析雷珠单抗对细胞因子mRNA和蛋白表达的影响。用链脲佐菌素(60 mg/kg)诱导糖尿病大鼠模型。通过眼底荧光血管造影、苏木精-伊红和过碘酸雪夫染色、免疫荧光、共聚焦成像和蛋白质印迹分析评估视网膜变化,包括视网膜神经节细胞(RGC)凋亡、血管改变和细胞因子表达。结果:高糖条件显著增加ARPE-19和HRMECs中VEGF、STAT3、GFAP和其他细胞因子的mRNA和蛋白水平。然而,这些水平被雷珠单抗部分抑制。在糖尿病大鼠早期DR中观察到RGC凋亡、血管渗漏和细胞因子表达升高。雷珠单抗治疗糖尿病大鼠可降低细胞因子表达,恢复RGC,并修复血管网络。结论:玻璃体内注射雷珠单抗调节VEGF/STAT3/GFAP通路,抑制细胞因子表达,促进视网膜修复,有效延缓或阻止早期DR进展。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
雷珠单抗是否通过VEGF/STAT3/GFAP通路影响早期糖尿病视网膜病变的进展?
核心机制
雷珠单抗通过下调VEGF、IL-6、CD18、ICAM、TNF-α等炎症因子的mRNA表达,并上调STAT3 mRNA表达,调节VEGF/STAT3/GFAP信号通路,从而抑制细胞因子表达,促进视网膜神经元和血管修复。
主要证据
高糖条件下ARPE-19和HRMECs中VEGF、STAT3、GFAP等细胞因子表达升高,雷珠单抗处理部分抑制;糖尿病大鼠模型中,雷珠单抗治疗组(A、B)相比未治疗组(C、D)RGC数量增多、血管渗漏减少、细胞因子表达降低。
研究意义
研究结果表明早期玻璃体内注射雷珠单抗可能延缓或阻止早期DR进展,为临床早期干预提供基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

体外高糖模型建立与细胞活性评估

模拟糖尿病环境,确定雷珠单抗的有效处理浓度

将ARPE-19和HRMECs在含25 mmol/L葡萄糖的培养基中培养72小时,使用不同浓度(0、0.0625、0.125、0.25 mg/mL)雷珠单抗处理不同时间(6、12、24、48小时),CCK-8法检测细胞活性。

2

体外细胞因子表达检测

评估高糖和雷珠单抗处理对细胞因子mRNA和蛋白表达的影响

在正常(5.5 mmol/L)和高糖(25 mmol/L)条件下培养ARPE-19和HRMECs 48小时,再加入0.125 mg/mL雷珠单抗处理24小时,分别用qPCR检测VEGF、IL-6、CD18、ICAM、TNF-α、STAT3的mRNA表达,用Western blot检测GFAP、STAT3、pSTAT3蛋白表达。

3

糖尿病大鼠模型建立及分组干预

建立早期DR动物模型,实施雷珠单抗注射和血糖控制干预

用链脲佐菌素(60 mg/kg)单次腹腔注射诱导糖尿病,将100只成功建模大鼠随机分为A、B、C、D、E组(每组20只),另设正常对照组F(20只)。第8天时,A组玻璃体内注射1 μL雷珠单抗并严格血糖控制,B组仅玻璃体内注射雷珠单抗,C组仅严格血糖控制,D组无干预,E组玻璃体内注射1 μL生理盐水,F组正常对照。

4

体内视网膜形态和功能评估

评估早期DR中视网膜结构和血管变化

在诱导后第6、8、10周,对各组大鼠进行FFA检查,并处死取视网膜进行H&E染色观察RGC数量及面积,PAS染色测定内皮细胞/周细胞比值和脱细胞毛细血管数量,免疫荧光结合番茄凝集素和IV型胶原抗体观察血管渗漏等。

5

体内细胞因子表达检测

评估雷珠单抗和血糖控制对糖尿病大鼠视网膜细胞因子表达的影响

提取各组视网膜组织RNA,qPCR检测VEGF、IL-6、CD18、ICAM、TNF-α、STAT3的mRNA表达;提取蛋白,Western blot检测GFAP、STAT3、pSTAT3蛋白表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Procell--
胎牛血清HyClone--
青霉素/链霉素Thermo Fisher Scientific--
原代内皮细胞培养基ScienCell--
细胞计数试剂盒-8----
酶标仪Thermo Fisher Scientific--
链脲佐菌素Sigma-Aldrich--
雷珠单抗Novartis--
复方托吡卡胺Santen--
10%荧光素钠International Medication Systems--
精蛋白生物合成人胰岛素Novonordisk--
FITC标记番茄凝集素Sigma-Aldrich--
VEGF-A ELISA试剂盒RayBiotech Inc.--
兔多克隆抗IV型胶原抗体Abcamab19808
荧光山羊抗兔免疫球蛋白GWuhan Boster Biological Technology, Ltd.BA1105
DAPI----
Vectashield封片剂Wuhan Boster Biological Technology--
TRIzol试剂Invitrogen--
HiFiScript cDNA合成试剂盒CoWin Biosciences--
Taq DNA聚合酶Servicebio--
聚偏二氟乙烯膜Invitrogen--
Immobilon Western化学发光HRP底物Merck MilliporeWBKLS0100
ImageJ软件National Institutes of Health--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养和处理
葡萄糖浓度(5.5或25 mmol/L)、处理时间(48小时)、雷珠单抗浓度(0.125或0.25 mg/mL)和处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and Methods 'Cells and culture' 和 'Cell viability assay'
动物模型建立
STZ剂量(60 mg/kg)、成功建模标准(血糖≥13.9 mmol/L持续4天)、大鼠品系(SD)和年龄、体重
阅读提示:Materials and Methods 'Animals' 和 'Diabetes induction and experimental groups'
分组干预
分组(A-E组)、雷珠单抗注射剂量(1 μL)和时间(第8天)、血糖控制范围(3.0-10.0 mmol/L)、胰岛素剂量
阅读提示:Materials and Methods 'Diabetes induction and experimental groups'
体内检测
观察时间点(第4、6、8、10周)、样本量(每组5只)、检测指标(FFA、H&E、PAS、免疫荧光、qPCR、Western blot)
阅读提示:Figure legends 4-10 和 Materials and Methods 'FFA' 等