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复明片对兔视网膜脱离后视网膜组织中

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(1.湖南中医药大学第一附属医院眼科学重点学科,湖南 长沙 410007;2.湖南旺旺医院眼科,湖南 长沙 421016;

3. 南华大学医学院,湖南 衡阳 421001)

摘 要:目的:研究益气养阴活血利水之复明片对兔实验性视网膜脱离后视网膜组织中MMP-2表达的影响。方法:将36只有色家兔随机分为正常对照组(A组)、模型组(B组)、西药对照组(C组)、复明片组(D组),每组9只。B、C、D组制作视网膜脱离模型。造模后第1d下午开始给药,A组与B组均予温开水灌胃,5mL/kg体重,1次/d;C组予西药混合溶液灌胃,5mL/kg体重,1次/d;D组予复明片混悬液灌胃,5mL/kg体重,1次/d。并于造模后第7、14、21天采用S-P免疫组化法检测视网膜组织中基质金属蛋白酶-2(Matrix Metallo- proteinase-2, MMP-2)的表达。结果:MMP-2在模型组和西药对照组的 RPE细胞及巨噬细胞中强阳性表达,着染深或较深;在复明片组的RPE细胞及巨噬细胞中弱阳性表达,着染浅。结论:益气养阴活血利水之复明片能下调视网膜组织中MMP-2的表达。

关键词:复明片;益气养阴活血利水法;视网膜脱离模型;基质金属蛋白酶-2;兔

中图分类号:R文献标识码:A文章编号:1673-7717(2011)03-0493-05

Effects of FuMing Tablets on Expression of MMP-2 in Retinal Tissue After

Retinal Detachment of Rabbit

LIU Ping1,2,PENG Jun3,PENG Qing-hua1, YAO Xiao-lei1,

(1.Key Discipline of Ophthalmology,the First Affiliated Hospital of Hunan University of

Traditional Chinese Medicine,Changsha 410007,Hunan China;

2 .Department of Ophthalmology,WantWan Hospita Hunan, Changsha 410016,Hunan,China;

3.省略。

Abstract:Objective:To investigate the effects of FuMing Tablets (FMT)of qi-benefitting, yin-fostering, and blood- invigorating and diuresis-activating on the expression of MMP-2 in the retinal tissue after detachment of the retina of rabbit. Methods: 36 rabbits were divided into normal contrast group (group A) , retinal detachment model group (group B), western medicine contrast group(group C),FMT group(group D). Each group had 9 rabbits. Group B,C,D were made retinal detachment model. After models were made one day they were given medicine. Group A and B were administrated intragastrically with 5ml/kg warm water, once a day. Group C was administrated intragastrically with 5ml/kg western medicine solution, once a day. Group D was administrated intragastrically with 5ml/kg FMT suspension, once a day. Then adopting the method s-p to investigate the expression of Matrix Metallo-proteinase-2, MMP-2 in the retinal tissue respectively in the 7th day, 14th day and 21st day. Results: MMP-2 takes on strong positive expression in the RPE cells of model group and west medicine group, dyeing dark or pretty dark color; while weak masculine expression in the RPE cells of FMP group, dyeing shallow color. Conclusions: FMT with the functions of benefiting qi, nourishing yin, activating blood and draining water, can decrease the expression of MMP-2 in the retinal tissue.

Key words:FuMing Tablets; method of qi-benefitting, yin-fostering, and blood- invigorating and diuresis-activating; retinal detachment model; MMP-2; rabbit.

视网膜脱离(retinal detachment, RD)是指视网膜色素上皮与神经上皮之间的分离,是严重的致盲眼病,可导致眼球萎缩。在众多致盲因素中占第5位,14岁以下儿童占第4位。随着基础研究和手术技巧的日臻完善,特别是玻璃体手术的开展、激光在眼科的应用和玻璃体后脱离研究的深入,RD术后的解剖复位率已明显提高,复位率达90%以上,但术后视功能恢复仍不理想。前期研究发现,益气养阴活血利水法能促进视网膜脱离术后患者视网膜的复位,提高其术后视功能[1]。为了探讨其作用机制,本实验观察了益气养阴活血利水之复明片对兔实验性视网膜脱离后视网膜组织组织中基质金属蛋白酶-2(MMP-2)表达的影响,报告如下。

1 材料与方法

1.1材料

1.1.1 动物及分组 成年健康有色家兔36只,体重2.0~2.5kg,雌雄各半,由湖南中医药大学实验动物中心提供。动物合格证号:医动字第20-003号。随机分为正常对照组(A组)、模型组(B组)、西药对照组(C组)、复明片组(D组),每组9只。

1.1.2 药品 复明片:由黄芪、生地、茯苓、车前仁、地龙等益气养阴活血利水中药按现代制剂制备工艺制成,0.3g/片,选用同一批号药物,批号:040208。由湖南中医药大学第一附属医院药剂科提供。使用时去掉糖衣,研成粉末,温开水混合,配制成浓度为10%的混悬液。

三磷酸腺苷二钠片(Adenosine Disodium Triphosphate Tablets, ATP):20mg/片,福建古田药业有限公司生产,批号:050827-1;维生素B1(Vitamin B1, VitB1):10mg/片,湖北华中药业有限公司生产,批号:20050801;维脑路通:60mg/片,山西晋新药业集团有限公司生产,批号:050811。使用时研成粉末,温开水混合,配制成每升水含VitB1276mg、ATP1102mg、维脑路通734mg的溶液。

透明质酸酶:上海第一生化药研所生产,批号:20050901。

1.1.3 主要试剂 MMP-2测试盒:武汉博士德生物工程有限公司生产;DAB显色试剂盒:武汉博士德生物工程有限公司生产;S-P免疫组化染色超敏试剂盒:武汉博士德生物工程有限公司生产。

1.2 方法

1.2.1 兔眼视网膜脱离模型建立 依照彭清华等提出的方法[2],并加以改进。术前3天用0.25%氯霉素眼药水和1%阿托品眼药水交替滴眼,3次/日,手术当日生理盐水冲洗结膜囊,术前滴1%丁卡因眼药水2~3次。造模时术眼(均取右眼)采用10%新福林和1%阿托品散瞳。3%戊巴比妥耳缘静脉注射(1mL/kg)麻醉后,将兔固定于手术台上,庆大霉素+生理盐水混合液冲洗结膜囊,常规消毒铺巾、开睑。点丁卡因表面麻醉,下方筋膜下注入2%利多卡因0.2mL形成泡状隆起,沿角膜缘环行剪开鼻侧球结膜和筋膜,向后稍分离,暴露赤道部巩膜,距角巩缘后5mm睫状体平坦部用25GB-D针头垂直眼球壁刺穿巩膜,在眼底接触镜和显微镜直视下观察到伸入玻璃体内的针尖,将10IU/mL透明质酸酶溶液0.1mL缓慢注入到玻璃体的中央偏后部,拔针后压迫注射点3min。15min后再由原穿刺口将自制视网膜下腔注射针头缓慢探进,反复抽吸0.1mL液化的玻璃体,在眼底接触镜和显微镜直视观察下小心地把针尖引向后极部, 避开视网膜血管,在颞侧距视1个视盘直径(Papilla Disc, PD)放射状视网膜处刺穿视网膜,进入视网膜下腔,助手缓慢推动注射器,注入液化的玻璃体液0.1mL,可见视网膜被分离,脱离的视网膜呈大片灰白色隆起,范围约1/2个PD大小,退出针头,角膜缘处放出房水以降低眼内压。术后铺平球结膜,结膜囊涂0.5%四环素眼膏,结膜下注射庆大霉素加地塞米松0.1mL,肌肉注射庆大霉素0.8万U,以防感染,术后1周每天4次氯霉素眼药水点眼,并一直给1%阿托品眼液散瞳。

1.2.2 给药方法 造模后第1天下午开始给药,A组(正常对照组)与B组(模型对照组)均予温开水灌胃,5mL/kg体重,1次/天;C组(西药对照组)予西药混合溶液灌胃,5mL/kg体重,1次/天;D组(复明片治疗组)予复明片混悬液灌胃,5mL/kg体重,1次/天。

1.3 观察指标及检测方法

实验开始后于造模后的第7天,14天,21天,依实验安排相应各小组取对应兔3只眼,用3%戊巴比妥耳缘静脉注射(1mL/kg)麻醉兔,摘除眼球,生理盐水冲洗干净。在冰生理盐水中,沿角巩缘剪开眼球达360°,弃角膜、晶体、玻璃体,保留视网膜连同脉络膜巩膜组织。取相应各小组取对应兔3只眼,将已经4%多聚甲醛固定12h的眼球壁修片,切取脱离部位视网膜(正常对照组切取相应部位),再置于新的4%多聚甲醛固定液继续固定,梯度酒精脱水,石蜡包埋,切片,一组切片经常规HE染色,另三组切片采用S-P免疫组化法检测视网膜组织中基质金属蛋白酶-2(matrix metallo- proteinase-2, MMP-2)的表达,DAB显色,苏木素复染,阴性对照则省去滴加MMP-2一抗的步骤。封片后镜检,显微摄影。

2 结果与分析

2.1 术后第7天MMP-2表达

正常对照组:视网膜组织切片MMP-2呈阴性表达(图1)。模型对照组:MMP-2在RPE细胞及巨噬细胞中阳性表达,着染深,阳性部位面积大(图2)。西药对照组:MMP-2在RPE细胞及巨噬细胞中阳性表达,着染深,阳性部位面积较模型对照组局限(图3)。复明片治疗组:MMP-2在RPE细胞及巨噬细胞中阳性表达,着染较对照组浅,阳性部位面积较对照组局限(图4)。

2.2 术后第14天MMP-2表达

正常对照组:视网膜组织切片MMP-2呈阴性表达。模型对照组: MMP-2在RPE细胞及巨噬细胞中强阳性表达,着染较深,阳性部位面积术后7天时大(图5)。西药对照组: MMP-2在RPE细胞及巨噬细胞中强阳性表达,着染深,阳性部位面积较模型对照组局限(图6)。复明片治疗组: MMP-2在RPE细胞及巨噬细胞中阳性表达较强,着染深,阳性部位面积较对照组局限,已复位部位几乎无表达(图7)。

2.3 术后第21天MMP-2表达

正常对照组:视网膜组织切片MMP-2呈阴性表达。模型对照组:MMP-2在RPE细胞及巨噬细胞中强阳性表达,着染深,阳性部位面积较该组术后14天时大(图8)。西药对照组:MMP-2在RPE细胞及巨噬细胞中阳性表达,较该组术后14天时减弱,着染深,阳性部位面积较模型对照组局限(图9)。复明片治疗组: MMP-2在RPE细胞及巨噬细胞中弱阳性表达,着染浅,阳性部位面积较对照组局限,已复位部位几乎无表达(图10)。

3 讨 论

3.1 视网膜脱离动物模型的评价

RD是指视网膜神经上皮层和RPE细胞层的分离,是视网膜和玻璃体的变性相互作用、影响的结果,故视网膜裂孔与玻璃体液化、脱离和对视网膜的病理性粘连是RD的3个必备条件。玻璃体呈凝胶状态占眼球3/4容积,主要由直径约8~16μm呈随机交叉形松散网状结构的Ⅱ型胶原纤维作为支架和结合水分填充其中的透明质酸(Hyaluronic Acid, HA)组成。HA是一种黏多糖物质,能维持玻璃体的黏滞状态,其水化作用和带负电荷的特性使胶原纤维呈双螺旋排列,使凝胶和液体聚合在一起。玻璃体视网膜界面(Vitreoretinal Interface, VRI)由玻璃体后皮质(Posterior Vitreous Cortex, PVC)与视网膜内界膜(internal limiting membrane, ILM)组成。PVC厚约100μm,主要由Ⅱ型胶原纤维构成,视盘区无PVC,黄斑区PVC较细薄。ILM为视网膜Müller细胞的基底膜,厚约1~2μm,主要由Ⅳ型胶原与糖蛋白构成。正常玻璃体通过胶原纤维嵌入ILM,使两者紧密结合。视网膜赤道部和后极部PVC胶原纤维与ILM平行,而在玻璃体基底部PVC胶原纤维垂直插入ILM,故玻璃体视网膜粘连最为紧密的部分在玻璃体基底部、视盘周围、大血管附近及黄斑部。VRI的粘附作用主要由糖蛋白包括纤维连接蛋(fibronection, FN)、层粘连蛋白(laminin, LN)及其他糖耦合物介导。其中FN主要与HA和Ⅱ型胶原相关联,LN则与Ⅳ型胶原相关。随着生理或病理条件改变,如年龄增长、高度近视、增生性糖尿病视网膜病变(proliferative diabetic retinopathy, PDR)、手术、创伤、玻璃体炎症、年龄相关性黄斑变性(Age-related Macular Degeneration, AMD)等,可促使胶原纤维和HA变性,HA解析出其中的水分,即凝胶液化形成液化腔,进而多个液化腔不断融合,达到黄斑前玻璃体后界膜时,后界膜破裂,液化腔内液体涌入视网膜玻璃体间隙使之分离,即产生玻璃体后脱离(posterior vitreous detachment, PVD)。一般来讲PVD的形成取决于下述3个过程:玻璃体液化、玻璃体凝缩和VRI粘连的减弱。玻璃体液化、脱离既减弱了对视网膜神经上皮层贴附于色素上皮层的支撑力,又使液化了的玻璃体自裂孔灌注于神经上皮层下,促进RD的形成与维持[3]。如果能形成完全性PVD则源于玻璃体对视网膜的牵引减小,形成RD的机会则减小,而如前文中所述,VRI粘连最为紧密的部分在玻璃体基底部、视盘周围、大血管附近及黄斑部,一般这些部位的粘连松解并不完全,形成牵拉力则促进RD的发生。

已经有多种药物和酶类制剂被用于实验中以期能造成完全性PVD,其中包括胶原酶、硫酸软骨素酶、纤溶酶和透明质酸酶等,它们或因为效果不完全或造成视网膜损害而尚未应用于临床[4] 。孟自军等[5]等认为基质金属蛋白酶-3(matrix metalloproteinase-3, MMP-3)能特异性水解FN、LN及蛋白聚糖,同时对Ⅱ、Ⅳ、Ⅸ型胶原有较弱的降解作用,并通过实验研究发现10ng剂量能在短时间内安全有效地造成PVD,且有较弱的促玻璃体液化作用。硫酸软骨素(chondroitin sulfate)酶(CA)亦能在较短的时间内液化玻璃体,并对VRI粘连有一定的破坏作用,诱导PVD的产生[6]。眼内存在纤溶酶原时,注入组织型纤溶酶原激活剂(tissue plasminogen activator, T-PA)可以激活眼内的纤溶酶原转化成纤溶酶以分解FN和LN,并激活胶原酶与FN的降解产物一起趋化多形核白细胞,使其释放弹性蛋白酶,分解Ⅳ型胶原[7];此外,t-PA还可水解细胞外基质(extra cellular matrix, ECM)以促成玻璃体液化[8]。猪眼注入t-PA50μg,在破坏血-眼屏障后可诱导PVD的发生。玻璃体腔内注入1U纤溶酶后可降解FN、LN,且对视网膜结构和功能没有任何不良影响,第1天开始即有PVD发生,第3天时效果更佳,并随注入的增加,效果增强[9]。纤溶酶联合透明质酸酶或SF6则较单独采用纤溶酶更能迅速有效的诱发完全性PVD,且对视网膜无明显的毒性作用。分散酶亦能诱导出PVD,但0.025U及以上剂量能导致晶状体和视网膜损伤。透明质酸酶联合C2F6玻璃体腔注药诱导完全性PVD的发生,亦无眼内毒性。10IU/0.1mL和20IU/0.1mL的透明质酸酶玻璃体腔注射后第5周亦可形成PVD,并且安全有效[10]。尿激酶1000U联合透明质酸酶20U兔眼玻璃体腔内注射亦能诱导完全性PVD,且无眼内毒性[11]。Dispase是一种从多粘芽孢杆菌提取的中性蛋白酶,对于FN和IV型胶原有特异性溶解作用,从而松解VRI粘连安全、有效地诱导出PVD,但大剂量时有一定毒性作用[12]。

RD动物模型可以建立在猴、猫、兔、狗等动物上,就是将RPE细胞层与神经上皮层分离。其中Labrador Retrievers模型是一种轴性近视、白内障、玻璃体异常和视网膜裂孔为特征的遗传性疾病的狗,有人认为其与人自发性的视网膜巨大裂孔相似。人为RD造模方法亦多样,依注入视网膜下的物质种类不同有生理盐水、血液、透明质酸钠、液化玻璃体等。70年代曾使用透明质酸酶液化玻璃体后,反复抽吸接近视网膜的玻璃体造成裂孔和RD。牟国营等[13]采用透明质酸酶3000U注入兔眼视网膜表面,抽取局部玻璃体0.2mL再缓慢注入,反复3~5次,最后抽取0.3mL快速冲击视网膜,借助高速液流冲破视网膜形成视网膜裂孔。孙晓东[14]则提出在兔眼视网膜下直接注射透明质酸钠的方法建立动物模型。刘铁城[15]等取猫眼行晶体囊外摘除、玻璃体切除术,3周后持尖端直径约50~70μm的玻璃微穿刺针,刺入神经视网膜和RPE cells层之间,将Healon缓慢注入到视网膜下腔,造成局部RD。张自峰等[16]通过剪除兔眼部分玻璃体,在显微镜和接触镜直视下将连有1mL注射器的玻璃微管,自扁平部对兔视网膜下注血,造成出血性RD。王建洲[17]等则采用剪除部分玻璃体用间接检眼镜简捷方法,结合顶压定位裂孔,将连有1mL注射器的玻璃微管,自扁平部对兔视网膜下注生理盐水0.5mL,并尽量抽出裂孔附近的部分玻璃体,人为的造成玻璃体液化腔的方法造模。亦可以将这些方法分为内路法和外路法,如彭清华等RD复位动物模型的建立中所述[18]。

本实验参照彭清华等的造模方法[19],并加以改进,用透明质酸酶液化玻璃并取少许注入视网膜下,并通过液化的玻璃体在不行晶状体及玻璃体切除的情况下延长RD时间以观察RD后的增殖情况,同时玻璃体液化更接近临床实际。

3.2 复明片下调视网膜组织中基质金属蛋白酶-2表达

基质金属蛋白酶(matrix metallo Proteinase, MMPs)是一类锌离子依赖的蛋白水解酶,参与ECM的降解,主要由FB、内皮细胞、巨噬细胞、RPE细胞等合成和分泌。体外培养的RPE细胞还能分泌基质金属蛋白酶抑制物(tissue inhibitor of matrimetalloprotenases, TIMPs),而MMPs/TIMPs调节平衡对PVR ERM的形成起着重要的作用。白明胶酶A(matrix metalloproteinase-2, MMP-2)是MMPs的一种,主要由结缔组织细胞以非活性酶原形式分泌,通过降解ECM而发挥作用[20],并破坏玻璃体胶原使炎症细胞易于移行进入玻璃体[21],而加重炎症反应。一般认为RRD后由RPE细胞和巨噬细胞分泌MMP-2,降解基底膜蛋白成分和玻璃体胶原,通过降解ECM产生细胞迁移的途径,同时诱导RPE细胞从基底膜脱离,并由此途径迁移至玻璃体和视网膜面,与迁移后激活的细胞产生新的ECM,最终和增生的细胞一起形成视网膜增生膜。由于MMPs/TIMPs保持着调节平衡,则能控制基质的过度沉着和瘢痕形成。通过临床研究发现MMP-2存在于RD患者的玻璃体内,且其浓度高低与RD术后PVR的发生密切相关[22]。在ERM和视网膜下膜(Subretinal Membrane, SRM)中亦有MMP-2的表达,而正常视网膜用免疫组织化学检查并未发现其存在,推导RRD后产生了MMP-2,并参与炎症反应和修复过程,对PVR的发生和发展起重要作用。合成的MMPs抑制剂(BB-94)能抑制MMP-2的活性,减少视网膜新生血管形成,一些抗生素、抗癌药物和人工合成肽也具有抑制MMPs活性的作用,但由于全身应用合成的MMPs抑制剂副作用大,限制了临床应用[23]。贾洪真[24]等实验研究则发现单核细胞趋化蛋白-1(Monocyte Chemotactic Protein-1, MCP-1)和MMP-2之间有一定的协同作用。在MCP-1趋化下,单核细胞从血液迁移到毛细血管内皮后变为巨噬细胞,通过分泌金属蛋白酶选择性的降解ECM成分[25];而MMP-2可降解毛细血管外基膜Ⅳ型胶原,增加血管壁的不稳定性,有利于单核巨噬细胞的渗出和进入眼内,眼内单核巨噬细胞增多后,又将产生更多的MMP-2。本实验通过免疫组化方法观察分析显示复明片能下调RD后MMP-2的表达,减轻炎症反应,阻断MMP-2对ECM的降解从而抑制细胞的迁移及增殖,阻止PVR发展,促进视功能的恢复。

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