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目的:通过角膜上皮刮除,建立角膜损伤模型,探讨E-cadherin和β-catenin在小鼠角膜创伤愈合过程中的表达变化和对创伤愈合的作用,并对两者之间的相互作用及与此可能相关的信号转导通路做初步研究。
方法:选择6.8周的C57BL/6J小鼠,通过刮除角膜上皮,制作角膜损伤模型。将角膜损伤后的小鼠根据时间随机分成7组,分别为损伤后3h、6h、9h、12h、18h、24h和48h组。对角膜进行荧光素染色,在裂隙灯下观察、照相,并用Leica QWin软件计算角膜损伤面积。光、电镜下观察角膜组织结构。AE5免疫荧光染色,并结合流式细胞术,对角膜上皮刮伤修复过程中的细胞进行系统的观察与分析。用RT-PCR和免疫荧光染色检测正常小鼠角膜组织中E-cadherin和β-catenin的表达。通过Real-time PCR和Western Blot方法检测损伤后不同时间点E-cadherin和β-catenin的mRNA、全蛋白和胞浆蛋白表达变化情况。采用免疫荧光染色法检测β-catenin和磷酸化β-catenin(Ser33/37/Thr41)分布特点。Real-time PCR检测Cx43的表达变化,RT-PCR检测PCNA及Cyclin D1的mRNA表达情况。
结果:荧光素染色、HE和电镜显示角膜上皮刮除后6h,细胞开始迁移,创口损伤面积开始显著减小,到24h创口基本再上皮化,48h上皮形态和连接结构恢复到正常。AE5荧光染色显示覆盖创口区域的细胞均呈阳性免疫反应。流式细胞术可见凋亡率在6h达到最高值,以后凋亡率逐渐下降,至损伤后24h基本趋于正常。细胞周期分析示S期细胞在9h开始增多,至24h达到顶峰,观察的24h内只发生一次增殖。E-cadherin和β-catenin mRNA在正常小鼠角膜中有表达。免疫荧光染色显示E-cadherin主要表达在角膜上皮细胞胞膜,β-catenin在角膜的上皮、基质和内皮层均有表达。Real-time PCR显示,损伤后3h E-cadherin和β-catenin表达均升高,并达最高,之后持续下降。Western Blot显示,E-cadherin蛋白在损伤后3h~18h均比正常低,至24h表达开始增多,48h蛋白表达明显增多。β-catenin全蛋白在损伤后3h到12h表达没有明显变化,18h到48h蛋白表达增多。β-catenin胞浆蛋白在6h和9h增多后,12h和18h减少,至24h和48h又增多。磷酸化β-catenin(Ser33/37/Thr41)损伤后6h表达呈阳性,9h上皮细胞表达增强,细胞质呈强染,损伤后18h至48h恢复到正常水平。β-catenin在损伤后18h起至48h角膜上皮细胞红色荧光增强,并且出现细胞质和细胞核表达。Real-time PCR显示,Cx43在损伤后6h表达开始明显下降,12h降到最低点,18h至48h开始持续上升。RT-PCR显示,PCNA mRNA表达水平在损伤后3h就开始明显下降,6h达最低点,9h开始有所升高,48h达正常水平。Cyclin D1 mRNA表达水平在损伤后3h下降,12h稍有所上升,18h~24h又下降,48h上升达正常水平。
结论:制作的小鼠角膜上皮刮除模型损伤面积较均一,具有可重复性,角膜上皮能完全修复,模型制作成功,能用于对角膜上皮损伤修复过程的研究。整个修复过程经历细胞迁移覆盖创面,上皮化后细胞增殖,再复层化。在损伤早期能引起E-cadherin和β-catenin mRNA表达增加,损伤晚期E-cadherin和β-catenin蛋白合成增加。E-cadherin在损伤早期蛋白表达降低,使细胞经历去黏附,促其迁移,晚期蛋白表达的增多是使细胞再黏附化并阻止增多的β-catenin入核启动基因转录,防止复层化中上皮过度增生,从而影响角膜伤口愈合。并且E-cadherin对于损伤连接结构修复中的缝隙连接的重建也有作用。β-catenin的增殖调节可能是通过Wnt通路转导引起目的基因Cyclin D1转录来完成。