角膜扩张（Corneal Ectasia）是—类以角膜进行性变薄和异常凸起为特征的疾病,表现为角膜异常膨隆、不规则散光、生物力学性能降低,患者视力受损,严重时需进行角膜移植。力刺激是角膜扩张疾病的影响因素之—,但其作用机制尚不明确。作为承载组织,角膜受到来自眼内压和外界环境的应力刺激。已有研究结果显示,揉眼、屈光手术等可以导致角膜组织所受的牵张力增大,更易发生形变,进而促进角膜扩张疾病的发生和发展。了解角膜细胞响应力刺激的分子机制对圆锥角膜、屈光术后角膜扩张等疾病的早期诊断和临床治疗具有重要的意义。本研究通过机械拉伸处理体外培养的人角膜成纤维细胞,基因芯片获得角膜成纤维细胞的表达谱变化,采用生物信息学方法筛选角膜细胞响应力刺激的核心基因并进行验证。在此基础上,对所筛选的力响应核心基因ATF3在角膜成纤维细胞中的作用进行分析,探究力刺激影响圆锥角膜等角膜扩张疾病的分子机制,为揭示角膜扩张性疾病的发病机理提供依据。主要工作总结如下:（1）对机械拉伸处理早期角膜成纤维细胞表达谱数据进行分析,以p＜0.05、|log2FC|≥1.5为标准,筛选机械拉伸处理角膜成纤维细胞1 h和6 h时的差异表达基因（DEGs）和差异表达miRNA（DEMs）,构建miRNA-mRNA作用网络。结果显示,机械拉伸处理1 h时共获得236个DEGs,和9个差异表达miRNAs。机械拉伸6 h数据集中筛选获得1955个DEGs和33个差异表达miRNAs。（2）对筛选的差异表达基因进行GO功能和KEGG富集分析。结果发现,力刺激响应基因主要参与角膜细胞内的转录调控、细胞增殖、凋亡、粘附、信号转导等生物学过程。KEGG富集分析的结果表明,力刺激能够通过PI3K-Akt、TNFα、Foxo、细胞粘附等多种信号传导途径参与调控角膜成纤维细胞的生理功能。构建差异基因的蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络,采用Cytohubba软件的“Degree”算法筛选角膜成纤维细胞响应力刺激的核心基因,包括:IL6、JUN、MYC、IL8、ATF3、VEGFA、STAT3、IL1B、NOTCH1、HIF1A等。进—步采用qPCR对机械拉伸处理后角膜细胞中力响应核心基因的表达进行验证,与基因芯片结果—致。（3）激活转录因子3（ATF3）是—种快速响应基因,机械拉伸能够诱导角膜成纤维细胞中ATF3基因的表达。此外,与正常角膜细胞相比,圆锥角膜成纤维细胞中ATF3基因的表达升高。通过siRNA方法降低角膜成纤维细胞中ATF3的表达,对其功能进行分析,结果发现,降低ATF3的表达后,细胞增殖水平升高,细胞凋亡基因Casp3的表达降低,细胞凋亡率下降。此外,胶原合成基因（COL1A1、COL1A2、COL3A1）、胶原交联基因LOX1及蛋白聚糖基因OGN的表达上升,胶原降解相关基因MMP1的表达下降。结果表明,ATF3能够抑制角膜成纤维细胞增殖,促进细胞凋亡,参与角膜成纤维细胞基质重塑的调控。（4）通过启动子元件分析、qPCR、Western Blot等方法对ATF3调控胶原合成基因表达的信号途径进行研究,结果显示,NFATC3结合元件是胶原合成基因COL1A2、COL3A1启动子区的共有元件;降低ATF3基因表达后,角膜成纤维细胞中NFATC3基因和蛋白表达均显著降低,力刺激能够引发细胞氧化应激水平改变,采用H2O2处理角膜成纤维细胞模拟氧化应激环境,结果显示,H2O2处理能够诱导ATF3基因的表达,H2O2条件下降低ATF3的表达,胶原合成基因COL1A2、COL3A1的表达升高,NFATC3蛋白表达下降,表明力刺激通过氧化应激介导的ATF3-NFATC3信号途径调节角膜成纤维细胞中胶原的合成。