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青光眼过滤手术(GFS)后,滤过泡附近瘢痕过度形成会导致手术失败。研究人员开展了 RGD 肽水凝胶对人 Tenon 囊成纤维细胞(HTFs)影响的研究。结果发现 RGD 肽水凝胶可抑制 HTFs 激活和细胞外基质(ECM)蛋白分泌,1.0 wt% 浓度效果最佳,为防治术后瘢痕提供新途径。
在眼科疾病治疗领域,青光眼是一种严重威胁视力的常见眼病。青光眼过滤手术(GFS)作为治疗青光眼的重要手段,却面临着一个棘手的问题 —— 术后滤过泡附近瘢痕过度形成。在手术创口愈合过程中,转化生长因子 -β(TGF-β)会促使成纤维细胞转化为肌成纤维细胞,大量表达 α- 平滑肌肌动蛋白(α-SMA) ,同时分泌和堆积细胞外基质(ECM)蛋白,最终导致滤过道瘢痕化,使得手术失败,无法有效控制眼压,患者视力难以得到保障。
为了解决这一难题,来自国内的研究人员开展了一项关于 RGD 肽水凝胶的研究。他们致力于探究 RGD 肽水凝胶是否能够通过下调 Yes 相关蛋白(YAP,Hippo 信号通路的转录激活因子,在基质刚度调节、基质产生以及成纤维细胞激活过程中发挥关键作用)的表达,来抑制人 Tenon 囊成纤维细胞(HTFs)的激活以及 ECM 蛋白的分泌。研究成果发表在《Acta Biomaterialia》上,为青光眼治疗术后瘢痕防治带来了新的希望。
研究人员采用了多种关键技术方法。在材料制备方面,利用固相肽合成技术,基于 N - 芴基 - 9 - 甲氧基羰基苯丙氨酸 - 苯丙氨酸 - 甘氨酸 - 甘氨酸 - 精氨酸 - 甘氨酸 - 天冬氨酸(Fmoc - FFGGRGD)序列设计并合成 RGD 肽。通过透射电子显微镜(TEM)对 RGD 肽水凝胶的内部结构进行观察,分析其分子构象特征;运用免疫组化技术检测 YAP 和 α-SMA 的表达情况;借助 Masson 染色来观察胶原纤维的形态。此外,还建立了细胞模型和小鼠模型,分别用转化生长因子 -β2(TGF-β2)诱导 HTFs 激活,利用 SD 大鼠构建结膜下损伤模型。
肽水凝胶的制备与表征
研究人员选择从武汉 Bioyeargene 生物技术有限公司购买纯度大于 95% 的短链肽粉末,将其溶解在去离子水中制备 RGD 肽水凝胶。通过 TEM 观察发现,肽水凝胶内部由较长的纳米纤维组成,这些纳米纤维杂乱排列形成三维网状结构,且随着肽浓度升高,水凝胶内部纤维结构的交联更加紧密,其中 1.0 wt% 的肽水凝胶呈现出相对均匀的网状三维纳米纤维结构。
RGD 肽水凝胶对细胞及组织的影响
在小鼠眼损伤模型中,研究人员发现 RGD 肽水凝胶具有抗瘢痕特性。在细胞水平,它能够减轻 HTFs 的激活,降低 YAP 的表达、胞质核积累,同时下调结缔组织生长因子(CTGF)和 ECM 蛋白的表达。在组织水平,对 SD 大鼠构建的结膜下损伤模型进行研究,通过 Masson 染色观察到,RGD 肽水凝胶可以抑制大鼠结膜纤维化的发展。进一步研究发现,1.0 wt% 浓度的 RGD 肽水凝胶不仅便于在体内结膜下注射药物,维持结膜滤过泡空间,还能有效抑制成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化,下调 Tenon 囊成纤维细胞中 Hippo - YAP 信号通路的表达。
研究结论与讨论
综上所述,该研究表明 RGD 肽水凝胶在防治术后瘢痕方面展现出巨大潜力。它不仅能够抑制大鼠结膜纤维化的发展,还能显著抑制机械信号 YAP 及其靶基因 CTGF、α-SMA 以及 ECM 蛋白(如纤连蛋白 FN、I 型胶原 Col I)的表达,这些蛋白在纤维化和瘢痕形成过程中至关重要。研究人员筛选出 1.0 wt% 作为最佳浓度,这一浓度的 RGD 肽水凝胶具备诸多优势,其内部均匀的网状三维纳米结构有利于药物的长效控释;具有一定的基质硬度,能够模拟结膜下正常结缔组织的硬度;良好的生物相容性、生物降解性以及稳定的机械性能,使其有望成为药物控释的优质载体。
这项研究为青光眼过滤手术后瘢痕防治提供了新的策略和材料,RGD 肽水凝胶作为一种潜在的治疗手段,具有广阔的应用前景。不过,目前研究仍处于初步阶段,未来还需要进一步开展深入研究,探索其在临床应用中的安全性和有效性,优化给药方式和剂量,为青光眼患者带来更多的治疗希望,推动眼科疾病治疗领域的发展。