激光诱导的脉络膜新生血管(choroidal neovascularization,CNV)模型是评价抗血管生成药物和复方制剂药效的常用动物模型。该研究以 8 周龄 C57BL/6 小鼠为对象,采用 577 nm 激光光凝建立 CNV 模型,随机分组后每日灌胃给予不同剂量中药复方 HXMM,在干预后 1、4、8 周分别以 ERG、FFA、脉络膜铺片和免疫荧光评价视网膜功能与 CNV 形成,并以 Western blot 和免疫荧光检测 VEGF、FGF-2、HIF-1α 等血管生成相关蛋白表达。
该研究的核心在于把视网膜电生理功能、眼底血管渗漏、脉络膜铺片新生血管面积、组织病理改变以及血管生成蛋白表达整合为一条可比的证据链,使 HXMM 的疗效判断不只停留在单一指标,而是覆盖功能、结构与分子多个层面。
实验流程
| 实验环节 | 仪器技术 | 解决问题 | 产生数据 |
|---|---|---|---|
| 激光诱导 CNV 造模 | 图像引导激光系统(577 nm,功率 180 mW,持续时间 100 ms,光斑 100 µm) | 在视盘周围建立可重复的 CNV 损伤灶 | 每只眼 6 个激光光凝点,以气泡伴轻微声响且无出血作为造模成功标志 |
| 分组给药 | 灌胃给药 | 比较不同剂量 HXMM 与对照的疗效差异 | Sham、CG、LOW(0.34 g/kg)、MOD(0.68 g/kg)、HIGH(1.36 g/kg)组,每组 18 只,每日给药 |
| 视网膜功能评价 | 视网膜电图(ERG),Ag-AgCl 角膜环电极,不锈钢针电极 | 评估 CNV 后视网膜细胞功能及 HXMM 的保护作用 | 暗适应 3.0 反应 b 波振幅,1、4、8 周各时间点数据 |
| 眼底血管渗漏评价 | 荧光素眼底血管造影(FFA),20% 荧光素溶液腹腔注射 | 评价 CNV 所致视网膜血管渗漏程度 | 荧光渗漏分级(0~3 级)及 CNV 渗漏率 |
| 新生血管面积量化 | 脉络膜铺片,isolectin B4-FITC 孵育,荧光显微镜(BX53,Olympus) | 直接量化激光光斑周围新生血管面积 | 脉络膜铺片荧光图像及新生血管面积 |
| 组织病理观察 | H&E 染色,400× 显微镜观察 | 观察视网膜与脉络膜结构损伤及增厚程度 | 外核层变薄或消失、内核层迁移、RPE 与脉络膜增厚等病理描述 |
| 血管生成蛋白表达检测 | Western blot,PVDF 膜,增强化学发光,Quantity One 软件定量 | 检测 CNV 相关蛋白表达水平及 HXMM 的干预效果 | VEGFA、FGF-2、HIF-1α 与 β-tubulin 条带及灰度定量数据 |
| VEGF 组织分布检测 | 免疫荧光染色,Alexa Fluor 594 标记二抗,DAPI 封片,激光扫描共聚焦显微镜 | 观察 VEGF 在眼球组织中的空间分布及 HXMM 的影响 | VEGF 荧光染色图像及染色区域范围 |
| 安全性评价 | 自动生化分析仪(Rayto Life Sciences Ltd.) | 评估 8 周给药对肝肾功能的影响 | 血清 AST、ALT、UA、BUN、CR 浓度 |
关键环节
激光造模与分组给药是整个药效评价的起点。研究使用 577 nm 图像引导激光系统,在距视盘 1~2 个视盘直径范围内制作 6 个光凝点,以气泡伴轻微声响、无出血作为 CNV 诱导成功的判断标准。造模后小鼠随机分为 Sham、CG、LOW、MOD、HIGH 五组,每组 18 只,HXMM 以 0.34、0.68、1.36 g/kg 三个剂量每日灌胃,对照与 Sham 组给予等体积生理盐水。该环节决定了后续各时间点取材与检测的组间可比性。
ERG 承担视网膜功能的客观评价。研究在给药后 1、4、8 周对每组随机选取 6 只小鼠的右眼进行 ERG 检测,采用 Ag-AgCl 角膜环电极作为作用电极,不锈钢针电极分别置于面颊皮下和尾皮下作为参考与接地电极。结果显示,CNV 小鼠暗适应 3.0 反应 b 波振幅较 Sham 组降低,HXMM 各治疗组可剂量依赖性地恢复 b 波振幅,与 CG 组相比差异具有统计学意义(P<0.05),且治疗后 1 周组间差异最大。该数据说明 HXMM 对激光诱导 CNV 后的视网膜细胞电生理功能具有保护作用。
FFA 用于评价眼底血管渗漏。研究在 ERG 完成后腹腔注射 20% 荧光素溶液,1~2 min 后采集 FFA 图像,并按 Takehana 等方法对荧光渗漏程度进行 0~3 级分级。结果显示,HIGH 组在 1 周和 8 周时的 CNV 渗漏率与渗漏强度显著低于 CG 组(P<0.05),4 周时差异不显著;MOD 组在 8 周时渗漏率与渗漏强度下降;LOW 组未见显著变化。该数据从血管通透性层面支持 HXMM 可减轻 CNV 引起的眼底荧光渗漏。
脉络膜铺片用于量化新生血管面积。研究在体实验结束后摘取眼球,经 4% 多聚甲醛固定、去除眼前节和神经视网膜后,对脉络膜复合体做 4~6 个放射状切口,以 isolectin B4-FITC 于 4 ℃ 孵育 4 h,甘油封片后用荧光显微镜采集铺片图像。结果显示,各 CNV 组激光光斑周围均出现不同程度的新生血管,HXMM 干预组的新生血管面积小于 CG 组,主要体现在给药后 1 周和 8 周。该数据为 HXMM 抑制 CNV 生成提供了直接的结构形态学证据。
H&E 染色用于观察组织病理改变。研究选取含激光光斑的 4 µm 石蜡切片,H&E 染色后于 400× 显微镜下观察。结果显示,激光诱导 CNV 后小鼠视网膜出现明显损伤,表现为外核层变薄甚至消失、内核层向损伤区迁移、RPE 与脉络膜明显增厚,且脉络膜增厚程度随 HXMM 剂量升高而减轻。该数据从组织学层面补充了功能与血管指标之外的病理证据。
Western blot 与免疫荧光共同用于血管生成蛋白表达检测。Western blot 以 RIPA 缓冲液裂解脉络膜组织,蛋白经电泳后转至 PVDF 膜,分别孵育 β-tubulin、HIF-1α、VEGFA 和 FGF-2 抗体,化学发光后以 Quantity One 软件定量。结果显示,高剂量 HXMM 持续降低脉络膜 VEGFA 表达(P<0.05),中、低剂量作用仅在 1 周和 4 周明显;中、高剂量 HXMM 持续降低 FGF-2 表达(P<0.05);HXMM 对 HIF-1α 表达影响不明显。免疫荧光采用抗 VEGF 抗体和 Alexa Fluor 594 标记二抗,DAPI 封片后以激光扫描共聚焦显微镜采集图像,结果显示正常小鼠脉络膜区域荧光染色较弱,激光诱导 CNV 小鼠染色增强,且染色区域范围随 HXMM 剂量增加而减小。两类数据从蛋白表达水平和空间分布两个角度支持 HXMM 抑制 CNV 相关血管生成蛋白。
技术协同
| 关系类型 | 涉及仪器/技术 | 关系说明 |
|---|---|---|
| 功能与结构互补 | ERG 与 FFA | ERG 反映视网膜电生理功能状态,FFA 反映眼底血管渗漏程度,两者在同一时间点先后完成,构成功能与血管通透性的互补评价 |
| 在体与离体衔接 | FFA 与脉络膜铺片 | FFA 在活体状态下判断渗漏,脉络膜铺片在离体状态下量化新生血管面积,两者从渗漏表型和血管形态两个层面相互印证 |
| 分子水平验证 | Western blot 与免疫荧光 | Western blot 提供 VEGFA、FGF-2 等蛋白的定量表达,免疫荧光提供 VEGF 在组织中的空间分布,定量与定位结果互为补充 |
| 病理与功能对照 | H&E 染色与 ERG、FFA | H&E 显示外核层、内核层、RPE 与脉络膜的结构改变,可与 ERG 功能下降和 FFA 渗漏表现相互对照 |
| 安全性与药效并行 | 自动生化分析仪与各药效指标 | 血清 AST、ALT、UA、BUN、CR 用于评估 8 周给药后的肝肾功能,与药效指标共同构成获益—风险判断依据 |
研究组合
| 研究目标 | 可参考仪器组合 | 组合价值 |
|---|---|---|
| 评价抗血管生成药物对视网膜功能的保护作用 | 激光诱导 CNV 模型 + ERG + FFA | 在活体状态下同时获得视网膜电生理功能与眼底血管渗漏数据,适合需要动态观察药效时间进程的研究 |
| 量化新生血管面积与渗漏表型 | FFA + 脉络膜铺片 + isolectin B4-FITC 荧光显微镜 | FFA 提供渗漏分级,脉络膜铺片提供新生血管面积,两者结合可减少单一指标判断偏差 |
| 验证血管生成相关蛋白表达变化 | Western blot + 免疫荧光 + 激光扫描共聚焦显微镜 | Western blot 定量表达水平,免疫荧光定位组织分布,适合需要明确蛋白表达与空间分布关系的研究 |
| 整体药效与安全性评价 | H&E 染色 + 自动生化分析仪 | 组织病理反映结构损伤修复情况,血清生化反映系统安全性,适合长周期给药的复方或联合用药研究 |
需要注意的是,上述组合的适用性取决于研究目的、样品基质和结果用途。ERG 结果受麻醉、暗适应和电极放置影响,FFA 分级依赖阅片标准,脉络膜铺片面积量化对铺片完整性和染色一致性较为敏感。在类似研究中,更稳妥的做法是在同一时间点完成在体功能与血管评价,再以离体和分子检测进行验证,而不是仅凭单一指标直接推断药效。
文献信息
Zhang YF, Jiang C, Zhou XH, Wei DY, Li SH, Long P, Li MH, Zhang ZM, Chen T, Du HJ. Therapeutic effect of a traditional Chinese medicine formulation on experimental choroidal neovascularization in mouse. Int J Ophthalmol. 2021;14(10):1499-1506. doi: 10.18240/ijo.2021.10.04. PMID: 34667724.