角膜基質(zhì)細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化及其分子機(jī)制*

潘紅衛(wèi), 李學(xué)晶， 徐錦堂， 陳妙姣， 馬 榮

(暨南大學(xué)1醫(yī)學(xué)院眼科研究室,2附屬第一醫(yī)院眼科,3醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系，廣東 廣州 510632；4中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院眼科醫(yī)院，北京 100040)

角膜基質(zhì)細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化及其分子機(jī)制*

潘紅衛(wèi)1，2△, 李學(xué)晶4， 徐錦堂1，2， 陳妙姣3， 馬 榮3

(暨南大學(xué)1醫(yī)學(xué)院眼科研究室,2附屬第一醫(yī)院眼科,3醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系，廣東 廣州 510632；4中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院眼科醫(yī)院，北京 100040)

角膜細(xì)胞;肌成纖維細(xì)胞; 表型轉(zhuǎn)化

角膜瘢痕是繼發(fā)于多種角膜疾病的病理性改變，是許多角膜疾病造成視力不同程度損害甚至喪失的直接原因，也是影響角膜屈光手術(shù)效果的重要因素。對(duì)于角膜損傷愈合后的角膜瘢痕,目前臨床上主要治療方法是穿透性或者板層角膜移植術(shù)，但因?yàn)榻悄すw材料缺乏和經(jīng)濟(jì)原因，大量的患者無(wú)法得到手術(shù)治療而最終喪失視力。近年來(lái)國(guó)外內(nèi)相關(guān)研究證實(shí)了角膜基質(zhì)細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化在角膜瘢痕形成中的重要作用，下面就研究現(xiàn)狀做一簡(jiǎn)要概述。

1 角膜基質(zhì)細(xì)胞的表型

1.1角膜基質(zhì)細(xì)胞的幾種表型

①角膜基質(zhì)細(xì)胞 角膜基質(zhì)細(xì)胞(keratocyte)是正常角膜基質(zhì)中的主要細(xì)胞成分。在角膜未受損傷的情況下，角膜基質(zhì)細(xì)胞處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)胞呈扁平多突起狀，通過(guò)細(xì)胞突起頂部的縫隙連接與相鄰細(xì)胞發(fā)生聯(lián)系。角膜基質(zhì)細(xì)胞最重要的作用是維持角膜基質(zhì)中細(xì)胞外成分的穩(wěn)定，一方面合成和分泌細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，主要包括膠原蛋白和糖蛋白等，另一方面產(chǎn)生分泌酶類以降解細(xì)胞外基質(zhì)，使細(xì)胞外基質(zhì)的合成與降解達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。另外，角膜基質(zhì)細(xì)胞對(duì)于維持細(xì)胞外膠原纖維的規(guī)則排列和分布具有重要調(diào)節(jié)作用，而后者正是角膜透明性的重要保障。角膜基質(zhì)細(xì)胞終身保持損傷條件下的轉(zhuǎn)化和增殖能力，被認(rèn)為是具有類似干細(xì)胞的分化潛能。角膜基質(zhì)細(xì)胞在發(fā)育上來(lái)源于顱腦神經(jīng)嵴。Lwigale等[1]將角膜基質(zhì)細(xì)胞加入到有神經(jīng)嵴細(xì)胞存在的特殊培養(yǎng)系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)角膜基質(zhì)細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化，并向神經(jīng)嵴細(xì)胞移行，在一定條件下可以分化成為角膜內(nèi)皮和基質(zhì)，以及肌肉和血管組織等，但是無(wú)法分化為神經(jīng)細(xì)胞，這些說(shuō)明角膜基質(zhì)細(xì)胞不是終末分化細(xì)胞，而是具有一定方向的分化潛能。

②角膜成纖維母細(xì)胞 在角膜在受到各種損傷因素刺激后，原本處于靜止?fàn)顟B(tài)的角膜基質(zhì)細(xì)胞被激活，轉(zhuǎn)變?yōu)樾迯?fù)表型(repair phenotype),通常稱作角膜成纖維細(xì)胞(corneal fibroblast)。激活后的角膜成纖維細(xì)胞移行到受損傷的角膜基質(zhì)附近，參與組織修復(fù)過(guò)程。與角膜基質(zhì)細(xì)胞相比，成纖維細(xì)胞的細(xì)胞形態(tài)發(fā)生明顯改變，由原來(lái)的扁平多突起狀態(tài)轉(zhuǎn)變成長(zhǎng)梭形，與其它組織中的成纖維細(xì)胞相似，如皮膚成纖維細(xì)胞功能也發(fā)生顯著變化，細(xì)胞合成和分泌細(xì)胞外基質(zhì)的水平大大提高，包括各型膠原和糖基蛋白，另外，成纖維細(xì)胞可以合成較多的基質(zhì)金屬蛋白酶、纖維黏連蛋白和整合素等，而這些在角膜基質(zhì)細(xì)胞的合成處于很低的水平。

③肌成纖維細(xì)胞 由角膜基質(zhì)細(xì)胞激活而形成的成纖維細(xì)胞中，有一部分進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成為肌成纖維細(xì)胞(myofibroblast)，其重要的標(biāo)志就是平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-smooth muscle actin, α-SMA)的表達(dá)以及肌動(dòng)蛋白纖維(F-actin)的形成。α-SMA的表達(dá)和F-actin的形成使肌成纖維細(xì)胞具有收縮特性，在損傷后可以促進(jìn)愈合過(guò)程，具有一定積極意義。但是肌成纖維細(xì)胞對(duì)愈合也存在不利影響，它已經(jīng)被證明是角膜損傷后透明度下降和瘢痕形成的重要因素[2]。對(duì)于維持角膜透明度有重要作用的蛋白如ALDH 3A1和TKT，在轉(zhuǎn)化后的肌成纖維細(xì)胞表達(dá)明顯下調(diào)或者不表達(dá)[3, 4]，而原本一些在角膜基質(zhì)細(xì)胞不表達(dá)的蛋白，在肌成纖維細(xì)胞出現(xiàn)顯著表達(dá)，這導(dǎo)致肌成纖維細(xì)胞本身透光性下降。另外，由于肌成纖維細(xì)胞的收縮特性，導(dǎo)致角膜表面的不規(guī)則，增加了光線的散射和折射，也降低了角膜的透明度。

1.2各種表型的細(xì)胞標(biāo)志物

①Thy-1 也稱CD90，是屬于免疫球蛋白超家族的細(xì)胞表面糖蛋白,它表達(dá)于多種細(xì)胞,包括成纖維細(xì)胞、早期T細(xì)胞、B細(xì)胞以及CD34陽(yáng)性骨髓細(xì)胞等。Pei等[5]的研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)膠原酶消化得到的原代角膜基質(zhì)細(xì)胞不表達(dá)，而在有血清或者轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor β,TGF-β)條件下培養(yǎng)后的角膜成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞則有明顯表達(dá)。在未受損傷的角膜基質(zhì)中也未檢測(cè)到Thy-1的表達(dá)，說(shuō)明Thy-1在角膜組織修復(fù)中可能發(fā)揮一定作用，并且可以作為區(qū)別角膜基質(zhì)細(xì)胞與其修復(fù)表型的表面標(biāo)志。

②ALDH3A1 在正常角膜組織，一些晶體蛋白包括醛脫氫酶(aldehyde dehydrogenase，ALDH) 和酮糖移轉(zhuǎn)酶(transketolase，TKT)有較高水平表達(dá)，并被認(rèn)為與角膜透明性的維持有關(guān)。在Pei等[3]的研究中發(fā)現(xiàn)，角膜基質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞后，ALDH其中一個(gè)亞型ALDH3A1表達(dá)顯著下降，TKT蛋白表達(dá)也比角膜基質(zhì)細(xì)胞減少。

③視覺(jué)系統(tǒng)同源基因(visual system homeobox gene，VSX1) VSX1在人類主要表達(dá)于視網(wǎng)膜內(nèi)核層，被認(rèn)為與視網(wǎng)膜雙極神經(jīng)元的發(fā)育有關(guān)。另外，有研究發(fā)現(xiàn)VSX1變異與角膜營(yíng)養(yǎng)不良和圓錐角膜有關(guān)。Barbaro等[6]的研究發(fā)現(xiàn)，在正常角膜基質(zhì)和體外無(wú)血清培養(yǎng)條件下的角膜基質(zhì)細(xì)胞檢測(cè)不到VSX1的表達(dá)，而在受損傷的角膜基質(zhì)和體外有血清培養(yǎng)條件誘導(dǎo)下角膜基質(zhì)細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化后，則出現(xiàn)VSX1的表達(dá)，這說(shuō)明VSX1與角膜基質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化密切相關(guān)，并可能參與了某些角膜疾病的發(fā)病過(guò)程，如圓錐角膜。

1.3各種細(xì)胞表型間的相互轉(zhuǎn)化 角膜基質(zhì)細(xì)胞在損傷因素誘導(dǎo)下活化成為成纖維細(xì)胞，而角膜基質(zhì)細(xì)胞和成纖維細(xì)胞在各種細(xì)胞因子特別是TGF-β作用下還可以轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，這一細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程已經(jīng)被許多研究證實(shí)。已經(jīng)轉(zhuǎn)化的成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞的結(jié)局如何呢？在動(dòng)物損傷模型中證實(shí)，損傷愈合反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)的成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞會(huì)隨著愈合過(guò)程的后期逐漸減少和消失。角膜基質(zhì)細(xì)胞的活化和轉(zhuǎn)化是否是一個(gè)不可逆的過(guò)程，以及角膜肌成纖維細(xì)胞是否是一種終末分化細(xì)胞？目前這方面研究較少，Maltseva等[7]在對(duì)體外培養(yǎng)的角膜肌成纖維細(xì)胞給予成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子和肝素的聯(lián)合作用下，角膜肌成纖維細(xì)胞的比例顯著下降而成纖維細(xì)胞的比例明顯上升，該研究表明角膜肌成纖維細(xì)胞并不是一種終末分化細(xì)胞，在一定條件下角膜肌成纖維細(xì)胞可以逆向轉(zhuǎn)化為成纖維細(xì)胞。這為角膜基質(zhì)細(xì)胞表型的相關(guān)研究提出了新的思路，如果能夠利用有效手段調(diào)節(jié)角膜基質(zhì)細(xì)胞在不同表型之間的相互轉(zhuǎn)化，將對(duì)角膜疾病治療有重要應(yīng)用價(jià)值。

2 角膜基質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化的機(jī)制

2.1體內(nèi)引起角膜基質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化的因素 各種損傷因素導(dǎo)致的角膜上皮基底膜完整性的破壞是引起角膜基質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化的重要啟動(dòng)因素。正常情況下，角膜表面淚液中和角膜上皮分泌產(chǎn)生的TGF-β等細(xì)胞因子無(wú)法通過(guò)上皮基底膜而進(jìn)入角膜基質(zhì),在基底膜出現(xiàn)局部破壞后，TGF-β進(jìn)入基質(zhì)層,誘導(dǎo)角膜基質(zhì)細(xì)胞開(kāi)始轉(zhuǎn)化。另外有研究[8]表明在房水TGF-β濃度升高或者角膜內(nèi)皮層及內(nèi)彈力層受損傷的情況下，來(lái)自房水中TGF-β也可以進(jìn)入角膜基質(zhì)，從而引起角膜基質(zhì)細(xì)胞發(fā)生表型轉(zhuǎn)化和細(xì)胞外基質(zhì)的積累，造成角膜透明度下降。

2.2體外培養(yǎng)條件下角膜基質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化的影響因素 膜基質(zhì)細(xì)胞分離和體外培養(yǎng)的方法已經(jīng)得到建立和完善，最常用的方法是通過(guò)機(jī)械分離角膜基質(zhì)組織，利用膠原酶消化形成細(xì)胞懸液，然后接種到無(wú)血清的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。為補(bǔ)償無(wú)血清引起的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏，需要添加必要的物質(zhì)如非必需氨基酸、維生素、丙酮酸鈉等。無(wú)血清培養(yǎng)是保持角膜基質(zhì)細(xì)胞表型所必須的，已有研究證實(shí)在有血清培養(yǎng)條件下，角膜基質(zhì)細(xì)胞會(huì)發(fā)生與體內(nèi)角膜損傷類似的細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程，成為肌成纖維細(xì)胞。無(wú)血清培養(yǎng)雖可以保持角膜基質(zhì)細(xì)胞表型，但是一定程度上抑制了細(xì)胞增殖。有研究表明[9]，在無(wú)血清培養(yǎng)條件下，補(bǔ)充胰島素可以促進(jìn)細(xì)胞增殖并可以維持角膜基質(zhì)細(xì)胞表型。

2.3多種細(xì)胞因子發(fā)揮重要作用

①TGF-β TGF-β是目前認(rèn)為在角膜基質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化中最重要的細(xì)胞因子。TGF-β主要有3種亞型，即TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3。Carrington等[10]的研究表明TGF-β1是在角膜愈合反應(yīng)中發(fā)揮最重要作用的一個(gè)亞型，它可以促進(jìn)角膜基質(zhì)細(xì)胞的增殖，并且是唯一可以誘導(dǎo)角膜基質(zhì)細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化的亞型，而它對(duì)上皮修復(fù)卻有抑制作用。TGF-β2和TGF-β3對(duì)角膜上皮有促進(jìn)增殖的作用，而抑制角膜基質(zhì)細(xì)胞的增生。Huh等[11]的研究則顯示TGF-β2是角膜愈合反應(yīng)中誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞形成的主要因子，p38MAPK通路參與這一作用。TGF-β誘導(dǎo)角膜基質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化與Rho和ROCK信號(hào)通路有密切關(guān)系。Chen等[12]的研究發(fā)現(xiàn)TGF-β誘導(dǎo)角膜基質(zhì)細(xì)胞出現(xiàn)α-SMA和tenascin-C的表達(dá)以及某些蛋白多糖如硫酸角質(zhì)素等的表達(dá)下降，可以被Rho和ROCK信號(hào)通路阻斷劑所抑制。TGF-β不僅是誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞出現(xiàn)的重要因素，而且它對(duì)于維持已經(jīng)轉(zhuǎn)化的肌成纖維細(xì)胞的活性具有重要作用。Kaur等[13]的研究顯示在體外培養(yǎng)的角膜肌成纖維細(xì)胞，IL-1可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，而TGF-β可以顯著抑制IL-1的促凋亡作用。在體內(nèi)角膜損傷后的愈合反應(yīng)中，隨著角膜上皮基底膜完整性的恢復(fù)，淚液及上皮細(xì)胞來(lái)源的TGF-β不再能夠進(jìn)入角膜基質(zhì)，從而使基質(zhì)中的TGF-β水平下降，已經(jīng)形成的肌成纖維細(xì)胞逐漸消失。

②結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(connective tissue growth factor，CTGF) 在體內(nèi)角膜上皮被擦傷或者進(jìn)行PRK手術(shù)后，以及體外培養(yǎng)角膜基質(zhì)細(xì)胞給予TGF-β刺激后，可以檢測(cè)到角膜成纖維細(xì)胞表達(dá)CTGF[14]。CTGF是 TGF-β誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞形成的必要條件，阻斷CTGF可以抑制肌成纖維細(xì)胞的形成，但是CTGF單獨(dú)作用并不能引起肌成纖維細(xì)胞的形成和膠原基質(zhì)的收縮。因此，TGF-β可能是通過(guò)調(diào)節(jié)許多其它基因來(lái)共同發(fā)揮作用，而CTGF是其中之一[15]。

③血小板源性生長(zhǎng)因子(platelet-derived growth factor，PDGF) 許多組織中的成纖維細(xì)胞可以通過(guò)自分泌PDGF共同參與TGF-β對(duì)細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)。在對(duì)角膜基質(zhì)細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)[16]，阻斷PDGF可以抑制TGF-β誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)纖維絲、纖維黏連蛋白原纖維、細(xì)胞間連接以及α-SMA表達(dá)，其抑制作用可達(dá)80%左右。

④上皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor，EGF) EGF被證明可以引起角膜基質(zhì)細(xì)胞從樹突狀形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湫图〕衫w維細(xì)胞的形態(tài)，并且表達(dá)α-SMA。EGF可以增強(qiáng)TGF-β誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞和促進(jìn)細(xì)胞移行能力，其作用可能是通過(guò)PI3K信號(hào)通路介導(dǎo)[17]。

⑤神經(jīng)生長(zhǎng)因子(nerve growth factor, NGF) NGF在角膜上皮、角膜基質(zhì)細(xì)胞以及活化的角膜成纖維細(xì)胞均有表達(dá)。Micera等[18]的研究表明NGF可以誘導(dǎo)角膜成纖維細(xì)胞進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成為肌成纖維細(xì)胞，并促進(jìn)細(xì)胞移行、MMP-9分泌、膠原凝膠收縮，但對(duì)細(xì)胞增殖和膠原合成無(wú)影響。

2.4角膜基質(zhì)細(xì)胞的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制 表觀遺傳學(xué)是研究表觀遺傳變異的遺傳學(xué)分支學(xué)科。表觀遺傳變異(epigenetic variation)是指在基因的DNA序列沒(méi)有發(fā)生改變的情況下,基因功能發(fā)生了可遺傳的變化,并最終導(dǎo)致了表型的變化。決定表觀遺傳學(xué)過(guò)程的主要因素為DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑和非編碼RNA調(diào)控,這4個(gè)因素的相互關(guān)系以及它們?nèi)绾喂餐瑏?lái)調(diào)節(jié)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)還有待進(jìn)一步研究。

最近已經(jīng)有國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始利用表觀遺傳學(xué)研究手段來(lái)探索不同種類細(xì)胞在刺激因素作用下向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化這一細(xì)胞生物學(xué)過(guò)程的內(nèi)在機(jī)制。Mann等[19]發(fā)現(xiàn)靜止?fàn)顟B(tài)肝臟星狀細(xì)胞所不表達(dá)的DNA甲基化結(jié)合蛋白MeCP2在轉(zhuǎn)化后的肝臟肌成纖維細(xì)胞中出現(xiàn)顯著表達(dá)。Glenisson等[20]的研究表明組蛋白乙酰化修飾參與肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程的調(diào)節(jié)，組蛋白去乙?；敢种苿┛梢砸种芓GF-β誘導(dǎo)的皮膚成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。

關(guān)于角膜基質(zhì)細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化，最近也有學(xué)者進(jìn)行表觀遺傳機(jī)制方面的研究。Horswill等[21]研究發(fā)現(xiàn)在角膜基質(zhì)細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化后，mapsin蛋白表達(dá)顯著下降到無(wú)法檢測(cè)的水平，在經(jīng)過(guò)DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶抑制劑處理后，mapsin蛋白又重新出現(xiàn)表達(dá)，表明mapsin的表達(dá)受到啟動(dòng)子的甲基化和組蛋白甲基化調(diào)控。謝立信等[22]也研究發(fā)現(xiàn)組蛋白乙?；揎椪{(diào)控角膜基質(zhì)細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化，組蛋白去乙?；敢种苿┠軌蛞种平悄せ|(zhì)細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，并且誘導(dǎo)已經(jīng)形成的肌成纖維細(xì)胞衰老。目前對(duì)于角膜基質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化的表觀遺傳機(jī)制研究尚處于起步階段，需要進(jìn)一步的研究來(lái)闡明表觀遺傳機(jī)制是如何影響到效應(yīng)基因的表達(dá)。

2.5過(guò)氧化物酶體增生物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptors, PPARs)調(diào)控角膜基質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化 PPARs是一類屬于核激素受體家族的配體激活轉(zhuǎn)錄因子，與維甲酸類、皮質(zhì)激素類和甲狀腺素受體有密切關(guān)系。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有3種亞型，分別是PPARα、PPARβ (也被稱為PPARδ)和 PPARγ，它們分布廣泛，對(duì)代謝、細(xì)胞增殖及免疫反應(yīng)具有重要的調(diào)節(jié)作用。PPARs最早被發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樗鼈冊(cè)谡{(diào)節(jié)脂肪和糖代謝中具有重要作用。最近的研究表明PPARs對(duì)于組織損傷后修復(fù)反應(yīng)具有重要調(diào)節(jié)作用，其中PPARγ在腎、肝、胰腺、肺以及神經(jīng)組織等多種組織中具有顯著的抑制纖維化和調(diào)控修復(fù)反應(yīng)的作用[23-25]。

Saika等[26]通過(guò)堿燒傷建立角膜損傷動(dòng)物模型，構(gòu)建PPARγ腺病毒表達(dá)載體轉(zhuǎn)入角膜組織，發(fā)現(xiàn)PPARγ高表達(dá)可以抑制單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞進(jìn)入損傷部位角膜組織，阻止肌成纖維細(xì)胞的產(chǎn)生，降低損傷角膜組織中各種生長(zhǎng)因子和基質(zhì)金屬蛋白酶的水平，顯著縮短損傷角膜的愈合時(shí)間。我們的前期研究表明對(duì)于已經(jīng)轉(zhuǎn)化的角膜肌成纖維細(xì)胞，PPARγ受體激動(dòng)劑可以通過(guò)抑制細(xì)胞的移行、抑制細(xì)胞引起的膠原收縮、減少細(xì)胞分泌MMPs等機(jī)制發(fā)揮抗纖維化作用[27]。

3 角膜基質(zhì)細(xì)胞表型的調(diào)控手段

3.1針對(duì)細(xì)胞因子 目前對(duì)于角膜基質(zhì)細(xì)胞表型調(diào)控的研究多集中在細(xì)胞因子水平，并且大部分還處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)水平。Kaur等[28]發(fā)現(xiàn)在兔眼進(jìn)行PRK術(shù)后角膜上皮尚未愈合的情況下，對(duì)角膜基質(zhì)阻斷PDGF的作用，術(shù)后1個(gè)月裂隙燈觀察發(fā)現(xiàn)PDGF阻斷后角膜haze與對(duì)照相比程度較輕，雖然差別并不顯著，但是組織學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，PDGF阻斷可以顯著減少角膜基質(zhì)中α-SMA陽(yáng)性的肌成纖維細(xì)胞的數(shù)量。

Buhren等[29]發(fā)現(xiàn)TGF-β抗體可以顯著抑制體外培養(yǎng)角膜基質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，并且抑制貓眼PRK術(shù)后角膜基質(zhì)內(nèi)肌成纖維細(xì)胞的形成，并減輕haze的形成，對(duì)角膜上皮愈合無(wú)明顯影響。

3.2藥物 曲古抑菌素(trichostatin A，TSA)，是一種組蛋白脫乙酰基酶抑制劑，在多種組織中顯示出抗TGF-β誘導(dǎo)的纖維化作用。Sharma等[30]研究發(fā)現(xiàn)TSA可以顯著抑制TGF-β誘導(dǎo)角膜基質(zhì)細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化和細(xì)胞外基質(zhì)的合成，在對(duì)兔PRK術(shù)后給予TSA可以減輕haze的形成。

SN50是核因子κB(nuclear factor-kappa B， NF-κB)的特異性抑制劑。Saika等[31]研究了SN50在角膜損傷愈合中的作用，他們通過(guò)堿燒傷建立角膜損傷模型，局部給予SN50直到傷后12 d，通過(guò)組織學(xué)和免疫學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)角膜基質(zhì)中肌成纖維細(xì)胞的形成，巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)，基質(zhì)金屬蛋白酶的活性，各種細(xì)胞因子水平以及上皮和基底膜的缺損均顯著下降，進(jìn)一步的機(jī)制研究表明SN50可能是通過(guò)TNF-α/JNK信號(hào)發(fā)揮作用。

3.3基因轉(zhuǎn)染 Decorin是一種富含亮氨酸的蛋白多糖，是TGF-β的天然抑制劑。有研究[32]表明通過(guò)將decorin表達(dá)載體轉(zhuǎn)入角膜基質(zhì)細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，可以阻止TGF-β誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞的形成，以及細(xì)胞外基質(zhì)成分的合成。

3.4生物材料 體外培養(yǎng)的生物材料表面對(duì)角膜基質(zhì)細(xì)胞表型也具有調(diào)控作用。Chen等[33]研究發(fā)現(xiàn)角膜基質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)在殼聚糖(chitosan)包被的材料表面時(shí)，在含有10%血清培養(yǎng)條件下可以形成細(xì)胞球團(tuán)，通過(guò)掃描電鏡觀察，球團(tuán)內(nèi)的細(xì)胞相互緊密連接，呈現(xiàn)典型的樹突樣基質(zhì)細(xì)胞形態(tài)，但是這些細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)增殖活性。

3.5其它調(diào)控手段 Xing等[34]發(fā)現(xiàn)通過(guò)腺苷酸環(huán)化酶激動(dòng)劑FSK的作用提高cAMP水平可以抑制TGF-β誘導(dǎo)的角膜基質(zhì)細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，這一作用與Smad和MAPK信號(hào)通路無(wú)關(guān)，而是通過(guò)抑制RhoA的活性實(shí)現(xiàn)的。另外該研究小組還發(fā)現(xiàn)低氧培養(yǎng)條件以相似的機(jī)制抑制TGF-β誘導(dǎo)的角膜基質(zhì)細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化[35]。

4 展望

綜上所述，角膜基質(zhì)細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化在角膜損傷后瘢痕形成中的重要作用已經(jīng)得到許多研究的確認(rèn)。因此，深入研究角膜基質(zhì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化的分子機(jī)制并且探索有效的調(diào)節(jié)手段是防治角膜損傷后瘢痕形成的研究方向。

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Phenotypetransformationofkeratocytesandthemolecularmechanism

PAN Hong-wei1,2, LI Xue-jing4, XU Jin-tang1,2, CHEN Miao-jiao3, MA Rong3

(1DepartmentofOphthalmology,SchoolofMedicine,2DepartmentofOphthalmology,TheFirstAffiliatedHospital,3DepartmentofClinicalMedicine,SchoolofMedicine,JinanUniversity,Guangzhou510632,China;4EyeHospital,ChinaAcademyofChineseMedicalScience,Beijing100040,China.E-mail:panhongwei@hotmail.com)

Keratocytes, the major cells in corneal stroma, are relatively quiescent and responsible for the maintenance of the extracellular matrix and transparency of the cornea. Under the condition of injury, the keratocytes are activated and transformed to fibroblast and myofibroblast, characterized by alteration in cell morphology, metabolism and functions. This phenotype transformation of keratocytes is closely associated with the corneal scar formation, and its molecular mechanisms have been intensively studied in recent years. Many markers have been found to identify the different phenotypes of keratocytes. Destruction of corneal epithelium, growth factors, PPARγ and epigenetic mechanism are involved in the generation of myofibroblast.

Keratocytes; Myofibroblast; Phenotype transformation

1000-4718(2011)04-0803-05

R772

A

10.3969/j.issn.1000-4718.2011.04.036

2010-10-11

2011-01-10

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.81000368)；廣東省醫(yī)學(xué)科研基金資助項(xiàng)目(No.B2008091);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(No.21609315);暨南大學(xué)本科生科技創(chuàng)新工程資助項(xiàng)目(No.cx09100)

△通訊作者 Tel：020-85226413; E-mail: panhongwei@hotmail.com