角膜組織細胞外基質(zhì)在發(fā)育階段中主要蛋白的差異表達

金晶

摘 要 干細胞能夠自我更新與分化都與它所處的微環(huán)境密不可分。細胞外基質(zhì)（Extracellular matrix，ECM）作為干細胞巢內(nèi)成分之一對干細胞維持也具有重要調(diào)控作用，對角膜維持正常生理功能和屏障外界有重要意義的角膜緣，其ECM成分在胚胎發(fā)育階段不斷調(diào)整對維持角膜的發(fā)育發(fā)揮重要功能。本文重點介紹角膜發(fā)育階段角膜干細胞巢內(nèi)ECM內(nèi)主要成分的差異表達。

關(guān)鍵詞 細胞外基質(zhì) 角膜緣干細胞

中圖分類號：R318.08 文獻標識碼：A

細胞外基質(zhì)（Extracellular matrix，ECM）對干細胞保持干性不分化表型起重要作用。已有研究表明，角膜緣內(nèi)ECM是角膜緣干細胞巢組成成分之一，對角膜緣干細胞巢內(nèi)角膜緣干細胞（Limbal stem cell，LSC）維持正常生理狀況發(fā)揮功能有重要作用。在角膜發(fā)育過程中，角膜組織內(nèi)ECM的主要成分差異表達，從而刺激角膜正常發(fā)育，以下為發(fā)育過程中角膜內(nèi)ECM中主要差異表達的蛋白：

1角膜膠原

膠原是在角膜上皮基底膜主要組成成分。研究發(fā)現(xiàn)在胚胎時期III型膠原主要在角膜基底膜、基質(zhì)層和后彈力層表達，卻在妊娠后期消失，但在成體角膜緣位置檢測到。相比中央?yún)^(qū)域，角膜緣附近的基底膜中VII型、XVI型和IV型膠原含量相對較高。IV型膠原差異分布被認為是發(fā)育線索暗示角膜細胞分化狀態(tài)。例如，人類胎兒的基底膜有持續(xù)的IV型膠原免疫反應卻在成體中不存在。另外一些體外實驗間接的證明，角膜上皮祖細胞優(yōu)先與IV型膠原綁定，這些快速粘附的細胞表現(xiàn)出相對較少的分化表型。也有學者認為IV型膠原可能作為基層誘導胚胎干細胞進入分化為上皮細胞命運。用IV型膠原包被的培養(yǎng)皿培養(yǎng)小鼠胚胎干細胞后，細胞呈單層上皮樣并且表達CK12，是一種角膜上皮成熟的標志蛋白。

2角膜整聯(lián)蛋白

整聯(lián)蛋白是一種家族龐大的糖蛋白，它在眼表上皮的不同位置表達也有差異，在角膜發(fā)育過程中IV型膠原和腱生蛋白在角膜緣位置的表達逐漸受限的同時， -9型整聯(lián)蛋白的表達量也逐漸下調(diào)。同時整聯(lián)蛋白可以作為生長因子受體激活胞內(nèi)級聯(lián)放大信號。在組織內(nèi)的特定區(qū)域內(nèi)，調(diào)節(jié)細胞粘附在基底膜內(nèi)蛋白中的整聯(lián)蛋白能夠作為標志鑒別出作為固定細胞的干細胞。如果沒有整聯(lián)蛋白，將導致干細胞從干細胞巢內(nèi)脫落后進入分化命運。

3角膜層粘連蛋白（Laminins，LN）

LN是上皮基底膜主要成分。在角膜發(fā)育過程中，LN-321， -522 和 -523在嬰兒和成體角膜緣都表達，但在角膜位置無表達。LN-211， -213 和 -221在成體角膜緣位置表達，但在成體角膜中央和嬰兒全角膜都不表達。LN 5作為35-40%人骨髓細胞粘附的粘附層，它能夠作為初生嬰兒和成體角質(zhì)細胞有效的粘附層，并促進它們增殖。雖然部分干細胞巢相關(guān)的LN會促進干細胞粘附，存活，遷移和細胞外基質(zhì)的形成，但沒有研究過它們對角膜緣干細胞有無作用。LN-5 （LN-332）在加入角膜緣成纖維細胞培養(yǎng)液條件下誘導小鼠鼻毛囊干細胞轉(zhuǎn)分化為角膜上皮樣細胞。

4角膜腱生蛋白（Tenascin，TN-C）

TN-C是脊椎動物ECM糖蛋白中的基礎蛋白。在胚胎發(fā)展過程中，TN-C的表達具有時空的特異性，特別是在角膜中TN-C在早產(chǎn)嬰兒的角膜中高表達卻在初生嬰兒角膜中表達下降，并且在成人角膜緣位置不表達。像纖連蛋白一樣，TN-C的表達在傷口愈合中上調(diào)，但在組織修復后下調(diào)。TN-C在于炎癥組織的潰瘍附近和血管周圍。此外，它還存在于從下面基質(zhì)層脫落的上皮層附近，非常接近上皮層基底膜位置，暗示由上皮層合成TN-C。TN-C將在傷口愈合后持續(xù)存在三個月，推測它在細胞粘附，遷移發(fā)揮作用外，對隨后的角膜基質(zhì)的重建也有影響。

5角膜玻連蛋白（Vitronectin，VN）

VN在角膜中央位置和結(jié)膜上幾乎無表達，卻在角膜緣位置的表達量很高。人角膜緣上皮細胞在VN包被的培養(yǎng)皿上能有較高的克隆形成率，更多數(shù)量完整的克隆，證明它對角膜干細胞或祖細胞群體的增殖有促進作用。在兔和人間充質(zhì)干細胞中，VN作為細胞因子促進細胞有絲分裂活動的進行。VN的通過不同的途徑在不同的干細胞或祖細胞中作用，它能否作為干細胞巢內(nèi)角膜緣干細胞的因子還需要更進一步的研究。

一些其他糖蛋白成分例如巢蛋白，它的兩種亞型在嬰兒和成體中的角膜緣和結(jié)膜的基底膜中均表達，而其他部位沒有。綜上所述，以上這些成分主要為膜緣干細胞巢內(nèi)ECM的主要成分，對角膜的發(fā)育以及維持正常的生理狀態(tài)有非常重要的意義。

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