Nghiên cứu thay đổi Lysyl oxidase của tế bào nội mô mạch máu võng mạc ở môi trường nồng độ glucose cao

Nghiên cứu thay đổi Lysyl oxidase của tế bào nội mô mạch máu võng mạc ở môi trường nồng độ glucose cao.Bệnh võng mạc đái tháo đường là nguyên nhân hàng đầu gây giảm thị lực trong dân số trong độ tuổi lao động [1-2]. Các giai đoạn đầu của bệnh võng mạc đái tháo đường được đặc trưng bởi sự hiện diện của mao mạch không có tế bào và sự chết tế bào ngoại mạch, tiếp đó là sự chết tế bào mạch máu võng mạc theo chương trình [3-4]. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng màng đáy mao mạch dày lên là dấu hiệu mô học của bệnh võng mạc đái tháo đường [5-6] và có thể thúc đẩy quá trình chết tế bào mạch máu [7-8]. Ngoài ra, màng đáy dày góp phần làm tổn thương hàng rào máu võng mạc dẫn đến hiện tượng tăng tính thấm thành mạch và rò rỉ mạch máu võng mạc [4], một dấu hiệu lâm sàng của bệnh võng mạc đái tháo đường. Cơ chế bệnh sinh của bệnh lý vi mạch do đái tháo đường bị ảnh hưởng bởi những thay đổi về chất lượng và số lượng của màng đáy mao mạch. Mặc dù những thay đổi về mô học và chức năng đi kèm với bệnh lý vi mạch do đái tháo đường đã được biết khá rõ [9], nhưng các cơ chế nội bào và ngoại bào cụ thể liên quan đến những thay đổi này dần dần dẫn đến rối loạn chức năng của bệnh võng mạc đái tháo đường vẫn chưa rõ ràng.

Lysyl oxidase (LOX) là một enzyme ngoại bào đã được chứng minh là rất cần thiết cho sự hình thành và chức năng của màng đáy [10]. Ức chế enzyme này có thể gây ra bệnh loãng xương [11], nhưng đồng thời, các loại tế bào khối u gây tăng lượng enzyme này có thể thúc đẩy sự di căn của khối u hiện có, khiến nó trở nên ác tính [12-13]. LOX được tổng hợp và tiết ra dưới dạng tiền enzyme glycosyl hóa (proLOX, 50 kDa), tiếp tục trải qua quá trình phân giải protein ngoại bào thành dạng trưởng thành (LOX 32 kDa) [14]. LOX trưởng thành một phần quay trở lại tế bào, một phần bám vào chất nền ngoại bào thực hiện chức năng sinh học. Enzym LOX xúc tác quá trình khử2 oxy hóa lượng peptidyllysine và hydroxylysine dư thừa trong tiền chất collagen và lượng lysine dư thừa trong elastin. Các aldehyd này trải qua các phản ứng tự ngưng tụ dẫn đến hình thành chất nền ngoại bào [14-15]. Vì vậy, LOX đóng vai trò rất quan trọng trong việc duy trì tính ổn định và tính toàn vẹn của màng đáy.
LOX đã được xác định trong một số mô, bao gồm da, động mạch chủ, tim, phổi, gan, sụn, xương, thận, vú, võng mạc và não [16-18]. Có khá nhiều nghiên cứu về LOX tại tim, xương, vú, phổi,… đem lại những hiểu biết sâu hơn về cơ chế sinh bệnh và mở ra các hướng nghiên cứu biện pháp can thiệp hiệu quả. Nghiên cứu của Song và cộng sự chỉ ra rằng hàm lượng LOX tăng trong võng mạc của chuột đái tháo đường và điều hoà LOX giúp ngăn ngừa tổn thương võng mạc do đái tháo đường [19]. Ngoài ra, báo cáo gần đây cũng cho thấy LOX được điều hòa bởi các yếu tố gây thiếu oxy (HIFs), một nhân tố quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình tân mạch võng mạc trong bệnh võng mạc đái tháo đường [12]. Nghiên cứu mới đây trên mẫu dịch kính bệnh nhân mắc võng mạc đái tháo đường tăng sinh biểu hiện tăng đáng kể nồng độ LOX so với người không mắc bệnh đái tháo đường [20]. Tuy nhiên, cơ chế gây ra những rối loạn này cũng như những bất thường LOX ở cấp độ tế bào còn chưa rõ ràng.
Vì vậy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu “Nghiên cứu thay đổi Lysyl oxidase của tế bào nội mô mạch máu võng mạc ở môi trường nồng độ glucose cao” với 2 mục tiêu:
1. Đánh giá thay đổi mức độ biểu hiện LOX của tế bào nội mô mạch máu võng mạc chuột trong môi trường nồng độ glucose cao.
2. Phân tích sự thay đổi mức độ bám dính của LOX với protein chất nền ngoại bào tại tế bào nội mô mạch máu võng mạc chuột trong môi trường nồng độ glucose cao

MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ …………………………………………………………………………………… 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN………………………………………………………………….. 3
1.1. Đặc điểm mô học của mao mạch võng mạc ………………………………….. 3
1.1.1. Lớp nội mô …………………………………………………………………………. 3
1.1.2. Màng đáy……………………………………………………………………………. 4
1.1.3. Tế bào quanh mạch ……………………………………………………………… 9
1.1.4. Bất thường mao mạch võng mạc ở chuột đái tháo đường …………. 9
1.2. Cơ chế sinh bệnh của các tổn thương mao mạch võng mạc do tình
trạng đường huyết cao…………………………………………………………………. 11
1.2.1. Dày màng đáy mao mạch võng mạc …………………………………….. 11
1.2.2. Rối loạn kết nối tế bào-tế bào ……………………………………………… 14
1.2.3. Thay đổi cấu trúc ti thể……………………………………………………….. 18
1.3. Lysyl oxidase ………………………………………………………………………….. 20
1.3.1. Đặc điểm lysyl oxidase ………………………………………………………. 20
1.3.2. Các tình trạng bệnh lý liên quan đến thay đổi mức độ biểu hiện
LOX …………………………………………………………………………………. 23
1.4. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam và trên thế giới……………………….. 26
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……….. 30
2.1. Đối tượng nghiên cứu ………………………………………………………………. 30
2.2. Địa điểm nghiên cứu ………………………………………………………………… 30
2.3. Phương pháp nghiên cứu…………………………………………………………… 30
2.3.1. Thiết kế nghiên cứu: Nghiên cứu thử nghiệm ……………………….. 30
2.3.2. Mẫu………………………………………………………………………………….. 30
2.3.3. Phương tiện nghiên cứu ……………………………………………………… 31
2.3.4. Cách thức tiến hành……………………………………………………………. 32
2.3.5. Các chỉ số nghiên cứu ………………………………………………………… 50
2.4. Phương pháp thu thập số liệu và xử lý số liệu……………………………… 52
2.5. Đạo đức nghiên cứu …………………………………………………………………. 52Chƣơng 3: KẾT QUẢ ……………………………………………………………………… 53
3.1. Đặc điểm mẫu nghiên cứu ………………………………………………………… 53
3.2. Sự thay đổi mức độ biểu hiện của LOX tại tế bào nội mô mạch máu
võng mạc chuột trong môi trường nồng độ glucose cao…………………… 54
3.2.1. Tác động của môi trường nồng độ glucose cao đến mức độ biểu
hiện của LOX…………………………………………………………………….. 54
3.2.2. Tác động của các chất ức chế LOX tới mức độ biểu hiện của LOX . 62
3.2.3. Tác động của sự thay đổi mức độ biểu hiện của LOX tới hoạt
động của tế bào ………………………………………………………………….. 66
3.3. Sự thay đổi mức độ bám dính của LOX với protein chất nền ngoại bào
tại tế bào nội mô mạch máu võng mạc chuột trong môi trường nồng độ
glucose cao ………………………………………………………………………………… 70
3.3.1. Thay đổi sự bám dính của LOX với protein chất nền ngoại bào. 70
3.2.2. Thay đổi mật độ liên kết của LOX với protein chất nền ngoại bào…. 72
Chƣơng 4: BÀN LUẬN……………………………………………………………………. 80
4.1. Sự thay đổi mức độ biểu hiện của LOX………………………………………. 80
4.1.1. Thay đổi mức độ biểu hiện của LOX……………………………………. 80
4.1.2. Thay đổi hoạt động của tế bào liên quan đến thay đổi mức độ biểu
hiện của LOX…………………………………………………………………….. 84
4.2. Sự thay đổi mức độ bám dính của LOX với protein chất nền ngoại bào . 94
KẾT LUẬN …………………………………………………………………………………… 100
HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO …………………………………………… 102
DANH MỤC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN
QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1. Tác động của môi trường nồng độ glucose cao tới LOX
trong protein toàn phần………………………………………………. 55
Biểu đồ 3.2. Tác động của môi trường nồng độ glucose cao tới hàm
lượng LOX tại chất nền ngoại bào. ……………………………… 56
Biểu đồ 3.3. Tác động của môi trường nồng độ glucose cao tới LOX
trong tế bào. ……………………………………………………………… 57
Biểu đồ 3.4. Tác động của môi trường nồng độ glucose cao tới mật độ
LOX trong protein toàn phần. …………………………………….. 60
Biểu đồ 3.5. Tác động của môi trường nồng độ glucose cao tới mật độ
LOX trong protein chất nền ngoại bào…………………………. 61
Biểu đồ 3.6. Tác động của môi trường nồng độ glucose cao tới hoạt động
của LOX…………………………………………………………………… 62
Biểu đồ 3.7. Tác động ức chế mức độ biểu hiện LOX của LOXsiRNA. 63
Biểu đồ 3.8. Sự thay đổi mật độ LOX trong protein toàn phần………….. 64
Biểu đồ 3.9. Tác động ức chế hoạt động LOX của BAPN. ……………….. 65
Biểu đồ 3.10. Tác động của sự thay đổi mức độ biểu hiện LOX tới độ
thẩm thấu của tế bào nội mô mạch máu võng mạc. ……….. 66
Biểu đồ 3.11. Tác động của thay đổi mức độ biểu hiện LOX tới hiện
tượng chết tế bào theo chương trình biểu thị qua số lượng tế
bào chết/1000 tế bào………………………………………………….. 69
Biểu đồ 3.12. Tác động của môi trường nồng độ glucose tới mức độ bám
dính của LOX với Coll IV và FN trong protein toàn phần. 71
Biểu đồ 3.13. Tác động của môi trường nồng độ glucose tới mức độ bám
dính của LOX với Coll IV và FN trong protein chất nền
ngoại bào………………………………………………………………….. 72Biểu đồ 3.14. Tác động của môi trường nồng độ glucose tới mật độ LOX
liên kết với Coll IV trong protein toàn phần. ………………… 73
Biểu đồ 3.15. Tác động của môi trường nồng độ glucose tới mật độ LOX
liên kết với FN trong protein toàn phần. ………………………. 75
Biểu đồ 3.16. Tác động của môi trường nồng độ glucose tới mật độ LOX
liên kết với Coll IV trong protein chất nền ngoại bào…….. 76
Biểu đồ 3.17. Tác động của môi trường nồng độ glucose tới mật độ LOX
liên kết với FN trong protein chất nền ngoại bào…………… 

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu trúc mao mạch võng mạc ……………………………………………. 3
Hình 1.2. Cấu trúc màng đáy mao mạch ……………………………………………. 6
Hình 1.3. Hiện tượng rò mạch máu trong bệnh võng mạc đái tháo đường ở
chuột …………………………………………………………………………….. 10
Hình 1.4. Hiện tượng mao mạch không có tế bào ở võng mạc chuột đái
tháo đường …………………………………………………………………….. 10
Hình 1.5. Cơ chế sinh bệnh võng mạc đái tháo đường……………………….. 13
Hình 1.6. Cấu trúc và vị trí của connexon ………………………………………… 14
Hình 1.7. Sự ghép cặp của các connexon hình thành mối liên kết khe…. 15
Hình 1.8. Sơ đồ cơ chế sinh bệnh võng mạc đái tháo đường do dày màng
đáy mao mạch và rối loạn kết nối tế bào-tế bào ………………….. 18
Hình 1.9. Cơ chế bệnh sinh bệnh võng mạc đái tháo đường do thay đổi
cấu trúc ti thể………………………………………………………………….. 19
Hình 1.10. Quá trình hình thành LOX trưởng thành ……………………………. 21
Hình 1.11. Điều hoà quá trình hình thành và hoạt động của LOX…………. 21
Hình 2.1. Thành phần môi trường nuôi cấy tế bào…………………………….. 33
Hình 2.2. Chuẩn bị môi trường nuôi cấy trong tủ hút ………………………… 33
Hình 2.3. Các tế bào nuôi cấy trong các đĩa môi trường…………………….. 35
Hình 2.4. Các tế bào được nuôi cấy trên các lam kính đặt trong các đĩa tế bào.. 40
Hình 2.5. Chuẩn bị kháng thể sơ cấp……………………………………………….. 41
Hình 2.6. Kỹ thuật nhuộm miễn dịch huỳnh quang ngày thứ nhất ………. 42
Hình 2.7. Phân tích hình ảnh nhuộm miễn dịch huỳnh quang qua phần
mềm Image J………………………………………………………………….. 43
Hình 3.1. Hình ảnh WB thể hiện hàm lượng LOX trong protein toàn phần .. 54Hình 3.2. Hình ảnh WB thể hiện hàm lượng LOX trong protein chất nền
ngoại bào……………………………………………………………………….. 55
Hình 3.3. Hình ảnh WB thể hiện hàm lượng LOX trong tế bào. …………. 56
Hình 3.4. Tác động của môi trường nồng độ glucose cao tới LOX bên
ngoài tế bào……………………………………………………………………. 58
Hình 3.5. Hình ảnh nhuộm miễn dịch huỳnh quang LOX trong protein
toàn phần………………………………………………………………………. 59
Hình 3.6. Hình ảnh nhuộm miễn dịch huỳnh quang LOX trong protein
chất nền ngoại bào. …………………………………………………………. 61
Hình 3.7. Hình ảnh WB thể hiện hàm lượng LOX ở các nhóm tế bào. … 63
Hình 3.8. Hình ảnh nhuộm miễn dịch huỳnh quang LOX trong protein
chất nền ngoại bào. …………………………………………………………. 64
Hình 3.9. Tác động của thay đổi mức độ biểu hiện LOX tới hoạt động AKT67
Hình 3.10. Hình ảnh nhuộm huỳnh quang thể hiện hiện tượng chết tế bào
theo chương trình ở các nhóm tế bào…………………………………. 68
Hình 3.11. Hình ảnh WB thể hiện hàm lượng LOX liên kết với Coll IV và
hàm lượng LOX liên kết với FN trong protein toàn phần…….. 70
Hình 3.12. Hình ảnh WB thể hiện hàm lượng LOX liên kết với Coll IV và hàm
lượng LOX liên kết với FN trong protein chất nền ngoại bào……. 71
Hình 3.13. Hình ảnh nhuộm miễn dịch huỳnh quang qua sinh hiển vi điện tử
thể hiện liên kết của LOX với Coll IV trong protein toàn phần. … 73
Hình 3.14. Hình ảnh nhuộm miễn dịch huỳnh quang qua sinh hiển vi đồng tiêu
thể hiện mật độ liên kết của LOX với FN trong protein toàn phần. 74
Hình 3.15. Hình ảnh nhuộm miễn dịch huỳnh quang qua sinh hiển vi điện tử
thể hiện mật độ liên kết của LOX với FN trong protein toàn phần.75
Hình 3.16. Hình ảnh nhuộm miễn dịch huỳnh quang thể hiện liên kết của
LOX với Coll IV trong protein chất nền ngoại bào……………… 77Hình 3.17. Hình ảnh nhuộm miễn dịch huỳnh quang qua sinh hiển vi điện tử thể
hiện mật độ liên kết của LOX với FN trong protein toàn phần……. 78
Hình 4.1. Giảm LOX giúp ngăn ngừa rò mạch máu võng mạc trong bệnh
đái tháo đường ……………………………………………………………….. 85
Hình 4.2. Giảm lượng LOX giúp ngăn ngừa chết tế bào theo chương trình
ở các tế bào mạch máu trong mạng mao mạch võng mạc…….. 90
Hình 4.3. Tác động của đái tháo đường và giảm nồng độ LOX tới sự
phát triển của mạch máu không có tế bào và chết tế bào ngoại
mạch ở võng mạc chuột………………………………………………….. 93
Hình 4.4. Hình ảnh cắt ngang mao mạch võng mạc chuột qua sinh hiển vi
điện tử …………………………………………………………………………… 95
Hình 4.5. Tác động của môi trường nồng độ glucose cao tới sự kết dính
của LOX với chất nền ngoại vào và LOX quay trở lại tế bào
biến thiên theo thời gian ………………………………………………….. 9