雷帕霉素表面处理人工晶状体抑制后发性白内障的实验研究

白内障术后残留于囊袋内的晶状体上皮细胞顽固增生、纤维化，晶状体后囊再次发生混浊，出现后发性白内障。其发病率可达20%-50%，多数患者需再次手术或激光后囊膜切开。作为一种免疫抑制剂，雷帕霉素具有抑制细胞增殖及抗炎作用。在体外实验证实雷帕霉素具有抑制晶状体上皮细胞增殖作用的基础上，本课题通过可降解高分子材料乙醇酸-乳酸共聚物（PLGA）控制雷帕霉素缓慢释放，采用高压静电喷涂技术制备出的雷帕霉素表面处理人工晶状体植入兔眼内，观察其抑制后发性白内障的疗效及在眼内使用的安全性；同时，应用MTT法、Transwell 小室、RT-PCR、western bolt、流式细胞仪技术在细胞水平及分子水平观察雷帕霉素对兔晶体上皮细胞增殖、迁移、炎症反应因子、雷帕霉素耙蛋白等相关作用因子的影响。目的在于获得具有我国自主知识产权、阐明其作用机制、可安全、有效防治后发性白内障发生的雷帕霉素表面处理人工晶状体。

项目按照预期计划正常完成课题任务。后发性白内障是目前白内障手术无法克服的并发症之一。本项目通过在人工晶状体的表面加载雷帕霉素药物释放系统来抑制后发性白内障的发生。采用高压静电喷涂设备在聚甲基丙烯酸甲酯人工晶状体表面构建了载有雷帕霉素和可降级高分子材料聚乳酸乙醇酸表面药物涂层。光镜及扫描电镜下观察药物颗粒均匀分布在人工晶状体光学区的外围，药物颗粒细小，无涂层的开裂和脱落。雷帕霉素涂层人工晶状体体外显现出良好缓释效能，前4d的累积释放量达到50%左右，2周时释放75％的药物。雷帕霉素表面处理人工晶状体具有良好的生物相容性，体外具有抑制兔晶状体上皮细胞和人胚肺成纤维细在其表面生长的效果。兔眼超声乳化透明晶体摘除联合人工晶状体植入后发性白内障动物模型制备成功，出现与人类相似的临床表现。兔眼植入聚乳酸乙醇酸/雷帕霉素涂层人工晶状体后，前房内雷帕霉素浓度术后第一天达到高峰，术后第7天达仍可检测到；术后第5天，前房炎症反应更轻微。与对照组相比，植入聚乳酸乙醇酸/雷帕霉素处理的人工晶状体组发生后发性白内障的时间更晚；后发性白内障分级以Ⅰ级为主，后囊膜混浊程度轻微，无严重遮挡视轴的纤维增殖膜；而对照组后发障分级以Ⅲ级为主，后囊膜增殖严重。病理学检验进一步证实：对照组从眼内摘除的人工晶状体表面有大量增生的晶状体上皮细胞聚集，而载有聚乳酸乙醇酸/雷帕霉素的人工晶状体组没有观察到类似的增生现象。光镜下观察，植入载药人工晶状体眼内前后端无明显毒副作用。MTT法证实雷帕霉素对兔晶状体上皮细胞的增殖具有抑制作用，且与时间及剂量呈正相关；Transwell小室证实雷帕霉素对由3ng/mLbFGF诱导的兔晶状体上皮细胞迁移有抑制作用。Western bolt 及细胞免疫荧光法证实雷帕霉素对兔晶状体上皮细胞PCNA、IL-1、Fn相关蛋白表达有抑制作用。新型的能够缓慢释放雷帕霉素的聚乳酸乙醇酸/雷帕霉素人工晶状体植入兔眼体内后推迟后发性白内障出现时间，降低后囊膜混浊严重程度；雷帕霉素通过抑制兔晶状体上皮的增殖、迁移、分泌细胞外基质、炎症因子可能是其发挥作用的基础。新型缓释雷帕霉素的载药人工晶状体的出现有望为后发性白内障的防治提供新思路。