实验研究
后囊膜混浊的体外上皮-间质转化模型的建立
中华实验眼科杂志, 2016,34(3) : 210-217. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2016.03.004
摘要
背景

上皮-间质转化(EMT)是导致后囊膜混浊(PCO)的主要发病机制之一,研究LECs的EMT过程对PCO的防治具有重要意义,但目前缺乏研究EMT的PCO体外细胞模型。

目的

建立新的人晶状体囊外摘出术PCO的体外囊袋培养模型,探讨PCO形成过程中LECs EMT的发生情况。

方法

利用健康供体的40只尸眼行体外模拟的白内障摘出术,游离晶状体囊袋后用昆虫针固定于培养皿,置于含体积分数10%胎牛血清的DMEM/F12培养液中培养4周,分别于培养后0、3、7、14和28 d在光学显微镜下观察培养囊袋中LECs的生长情况;收集0、3、7和28 d的囊袋组织制备组织病理学切片,采用苏木精-伊红染色法检测囊袋上LECs的细胞形态;采用免疫组织化学染色法检测EMT标志物α-SMA、E-cadherin和Vimentin蛋白在囊袋上LECs中的表达和定位;采用实时荧光定量PCR和Western blot法检测不同时间点囊袋上LECs中α-SMA、E-cadherin和Vimentin mRNA及其蛋白的表达变化。

结果

未进行培养的囊袋后囊膜上未发现LECs生长,囊袋培养后3 d可见后囊膜周边出现LECs并逐渐向中央区增生,培养后7 d LECs完全覆盖后囊膜,略呈铺路石样外观并出现皱褶,此后随着培养时间的延长皱褶的数量增多并伸长,囊袋张力增强。免疫组织化学染色结果显示,随培养时间的延长,囊袋上LECs中E-cadherin的表达强度逐渐下降,而α-SMA和Vimentin的表达强度逐渐增强。实时荧光定量PCR检测表明,培养后0、3、7、14和28 d囊袋上LECs中E-cadherin mRNA的相对表达量分别为3.35±0.13、1.47±0.20、1.13±0.14、1.00±0.85和0.23±0.03,Vimentin mRNA的相对表达量分别为1.00±0.73、1.05±0.14、2.24±0.43、2.84±0.34和8.570±0.40,α-SMA mRNA的相对表达量分别为1.00±0.06、2.68±0.28、4.24±0.05、2.05±0.90和15.30±0.19,总体比较差异均有统计学意义(E-cadherin mRNA:F=23.430,P=0.000;Vimentin mRNA:F=8.915,P=0.002;α-SMA mRNA:F=103.500,P=0.000),其中培养后28 d囊袋上LECs中E-cadherin mRNA的相对表达量最低,而Vimentin mRNA和α-SMA mRNA的相对表达量均最高,差异均有统计学意义(均P<0.01)。Western blot检测结果表明,培养后0、3和28 d囊袋上LECs中E-cadherhin蛋白表达的灰度值分别为1.443±0.017、1.023±0.003和0.568±0.018,Vimentin蛋白表达的灰度值分别为0.565±0.012,1.156±0.007和1.241±0.009,α-SMA蛋白表达的灰度值分别为0.195±0.045,0.693±0.036和1.501±0.005,总体比较差异均有统计学意义(E-cadherhin:F=2 787.000,P=0.000;Vimentin:F=4 488.000,P=0.000;α-SMA:F=1 173.000,P=0.000),其中培养后3、28 d LECs中E-cadherhin蛋白表达明显低于0 d,而Vimentin和α-SMA蛋白表达明显高于0 d,差异有统计学意义(P<0.05)。

结论

本研究中的新囊袋模型进行LECs体外培养能模拟体内白内障术后晶状体后囊LECs的EMT自然过程,是探讨PCO发生机制和方法新的体外细胞模型。

引用本文: 杨宝霞, 王晔, 赵晓雯, 等.  后囊膜混浊的体外上皮-间质转化模型的建立 [J] . 中华实验眼科杂志, 2016, 34(3) : 210-217. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-0160.2016.03.004.
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晶状体后囊膜混浊(posterior capsule opacification,PCO)又称后发性白内障,是白内障超声乳化摘出联合IOL植入术后常见的并发症,是导致术后视力降低的主要原因[1,2],也是影响IOL的研究和开发及进一步临床应用的原因之一。因此,如何防治PCO一直是白内障领域研究的热点[3]。PCO的形成过程是创伤修复的过程,与白内障术后晶状体后囊膜残存的LECs增生和纤维化过程有关[4,5]。研究表明,LECs的上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)在前囊膜型白内障和PCO发病机制中的作用至关重要[6,7,8],抑制残存LECs的EMT过程可有效抑制PCO的发生及发展[9],目前采用离体LECs和模型动物是开展此类研究[10,11,12,13]的重要方法。传统的LECs体外培养方法比较繁琐,一般仅取第2~3代的细胞进行研究,多次传代后细胞的增生潜能逐渐衰减,且传统的方法适合单纯的LECs,未能考虑到后囊膜的变化因素。此外,目前也常有研究者采用永生化的晶状体上皮细胞系,但是该细胞系很难获得广泛认可[14],同时这些细胞在培养时需添加较高浓度的胎牛血清,干扰实验结果,故上述体外细胞模型均很难真实反映体内PCO的自然病程。目前PCO研究中使用的动物模型制作过程过于复杂,代价较高,动物种属的不同也可导致实验结果无法比较。近来有研究者提出应用器官培养方法,即体外囊袋模型进行PCO的研究,认为这种方法能提供稳定的体外环境,最大程度地模拟人白内障术后相关组织的形态学改变及细胞的分子生物学行为,但这些方法仍在探索过程中。本研究中利用尸眼建立EMT参与的PCO体外囊袋模型,为探讨PCO发病机制和防治研究提供新的体外细胞模型。

 
 
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