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滤过道瘢痕化是导致滤过性手术--这一治疗青光眼的主流术式--失败的最主要原因。术后联合使用抗代谢药物,如丝裂霉素(mitomycin,MMC)等,虽可减少术后滤过道瘢痕形成,提高手术的成功率。但是可能也导致术后低眼压、滤过泡渗漏等并发症增多,因此需要探索更加安全有效的治疗方法。
人结膜下Tenons囊成纤维细胞(human tenons capsule fibroblast,HTCF,HTF)存在于结膜下结缔组织内,手术或损伤后成纤维细胞(fibroblast,FB)表型转化成肌成纤维细胞(myofibroblast,MF),以此启动了瘢痕反应。MF除了可以细胞外基质外,还可发挥其类似于平滑肌细胞的收缩功能,使得局部组织进一步收缩,促进局部愈合。不同的研究证实:HTCF转化为MF,过度合成胶原纤维等细胞外基质成分,是青光眼滤过术后滤过道瘢痕化的关键。
转化生长因子-β(Transforming growth factor-β,TGF-β)是诱导HTCF转化为MF最重要的细胞因子。TGF-β具有多种功能,位于愈合修复调控机制的上游,调控的靶基因众多,对伤口的愈合起关键作用,对其抑制过度会产生术后伤口愈合不良的潜在危险,其有益效应还需保留。因此需要在其下游寻找一个更高效特异的作用点。
结缔组织生长因子(connective growth factor,CTGF)是新近发现的一种富含半胱氨酸的分泌多肽,广泛存在于多种人类组织器官中,有促进细胞有丝分裂和增生、趋化细胞、诱导细胞粘附、促进细胞外基质的合成等功能。它通常被认为是TGF-β的下游协同因子,可以调节TGF-β介导的细胞表型转化和细胞外基质,参与纤维化过程。正常情况下体内的CTGF表达很低或者无表达,但在病理状态下CTGF的过度表达与某些增生性或纤维性疾病的发生密切相关。因此以其为靶点进行治疗相对于TGF-β会更加高效和安全。
此外,我们结合了近年来生命和基因科学中的一大研究进展-对微小RNA(microRNAs,miRNAs)的认识和研究。miRNA对于生物体发育、细胞分化增殖、组织器官形成、肿瘤发生、病原体感染以及炎症反应等生理和病理过程有着影响作用。具体到青光眼术后局部修复和HTCF表型转化领域,目前尚无microRNA相关研究报道。
本课题主要研究CTGF对HTCF的表型转化和增殖、移行、细胞外基质合成等一系列生物学效应的影响,在细胞水平探索其作用机制及可能的信号转导通路,并与传统的TGF-β模型进行了对比;又在miRNA水平探讨了可能参与的相关miRNA。这方面的实验研究将为抑制青光眼滤过术后滤过道瘢痕化提供理论依据,寻找可能的治疗靶点有着重要的开拓意义。
目的:研究CTGF对人Tenons囊成纤维细胞(human subconjunctival Tenonscapsule fibroblast,HTCF)的致纤维化作用,主要探讨其对表型转化及增殖、移行、细胞外基质合成等生物学特性和功能的影响,并初步探究其信号传导通路。探讨该表型转化过程中MicroRNA的参与和调控作用。
方法:第一部分:白内障手术中取人结膜下Tenon囊组织,以贴块法培养成纤维细胞。取用第5~10代细胞,以不同浓度的CTGF(1,10,25,50,75,100 ug/L)诱导作用HTCF不同的时间,采用Western Blot和免疫细胞化学技术来检测平滑肌肌动蛋白(α-SM-actin)的蛋白表达,以实时定量PCR检测其基因表达,来鉴定其表型转化,并在此基础上选取时间点观察该过程中ERK通路的活化情况。MTT法检测不同浓度的CTGF对HTCF增殖的影响。Transwell法研究其对HTCF移行的影响。以50μg/L的CTGF作用于HTCF观察其对Col I(I型胶原蛋白)和FN(纤维连结蛋白)的影响。
第二部分:组织贴块法培养HTCF并传代至5代后,将细胞分为未诱导组(空白对照组),TGF-β1组(予10μg/L TGF-β1,诱导48h)和CTGF组(予50μg/L CTGF,诱导48h)共三组,抽提样品RNA后与MicroRNA芯片杂交,扫描荧光信号后记录结果并行统计分析。再以实时定量PCR法检测三组中mir-145和mir-194的表达。
结果:Western Blot和免疫荧光法均证实了CTGF对于HTCF的表型转化具有诱导作用。且该作用在浓度和时间上存在双向依赖性,其促进表型转化的最适作用浓度为50μg/L,最适作用时间为48小时,但仍弱于10μg/L TGF-β1的该作用(P<0.05)。ERK通路参与了该过程并在1h后迅速达高峰。一定浓度范围内的CTGF对于HTCF有促增殖和促移行作用(P<0.05),可促进细胞外基质的合成(P<0.05),且该作用强于10μg/L TGF-β1(P<0.05)。两表型转化模型和未诱导组间有多种MicroRNA的表达存在差异。总体上两诱导组和未诱导组之间的差异较大(R1.2=0.9129,R1.3=0.8579);两诱导组之间的差异较小(R2-3=0.985),且经分层聚类分析可被归为一类。实时定量PCR结果显示,两诱导组中mir-145和mir-194的表达均低于未诱导组,差异均有统计学意义(P<0.05)。
结论:CTGF可以诱导HTCF的表型转化为MF,对于其增殖、移行和细胞外基质合成也有促进作用,提示其可成为比TGF-β1更有效而安全的抑制位点。多种MicroRNA可能参与了HTCF的表型转化,其中mir-145和mir-194的表达显著降低,具有一定提示意义。