角膜组织细胞外基质在发育阶段中主要蛋白的差异表达

金晶

摘 要 干细胞能够自我更新与分化都与它所处的微环境密不可分。细胞外基质（Extracellular matrix，ECM）作为干细胞巢内成分之一对干细胞维持也具有重要调控作用，对角膜维持正常生理功能和屏障外界有重要意义的角膜缘，其ECM成分在胚胎发育阶段不断调整对维持角膜的发育发挥重要功能。本文重点介绍角膜发育阶段角膜干细胞巢内ECM内主要成分的差异表达。

关键词 细胞外基质 角膜缘干细胞

中图分类号：R318.08 文献标识码：A

细胞外基质（Extracellular matrix，ECM）对干细胞保持干性不分化表型起重要作用。已有研究表明，角膜缘内ECM是角膜缘干细胞巢组成成分之一，对角膜缘干细胞巢内角膜缘干细胞（Limbal stem cell，LSC）维持正常生理状况发挥功能有重要作用。在角膜发育过程中，角膜组织内ECM的主要成分差异表达，从而刺激角膜正常发育，以下为发育过程中角膜内ECM中主要差异表达的蛋白：

1角膜胶原

胶原是在角膜上皮基底膜主要组成成分。研究发现在胚胎时期III型胶原主要在角膜基底膜、基质层和后弹力层表达，却在妊娠后期消失，但在成体角膜缘位置检测到。相比中央区域，角膜缘附近的基底膜中VII型、XVI型和IV型胶原含量相对较高。IV型胶原差异分布被认为是发育线索暗示角膜细胞分化状态。例如，人类胎儿的基底膜有持续的IV型胶原免疫反应却在成体中不存在。另外一些体外实验间接的证明，角膜上皮祖细胞优先与IV型胶原绑定，这些快速粘附的细胞表现出相对较少的分化表型。也有学者认为IV型胶原可能作为基层诱导胚胎干细胞进入分化为上皮细胞命运。用IV型胶原包被的培养皿培养小鼠胚胎干细胞后，细胞呈单层上皮样并且表达CK12，是一种角膜上皮成熟的标志蛋白。

2角膜整联蛋白

整联蛋白是一种家族庞大的糖蛋白，它在眼表上皮的不同位置表达也有差异，在角膜发育过程中IV型胶原和腱生蛋白在角膜缘位置的表达逐渐受限的同时， -9型整联蛋白的表达量也逐渐下调。同时整联蛋白可以作为生长因子受体激活胞内级联放大信号。在组织内的特定区域内，调节细胞粘附在基底膜内蛋白中的整联蛋白能够作为标志鉴别出作为固定细胞的干细胞。如果没有整联蛋白，将导致干细胞从干细胞巢内脱落后进入分化命运。

3角膜层粘连蛋白（Laminins，LN）

LN是上皮基底膜主要成分。在角膜发育过程中，LN-321， -522 和 -523在婴儿和成体角膜缘都表达，但在角膜位置无表达。LN-211， -213 和 -221在成体角膜缘位置表达，但在成体角膜中央和婴儿全角膜都不表达。LN 5作为35-40%人骨髓细胞粘附的粘附层，它能够作为初生婴儿和成体角质细胞有效的粘附层，并促进它们增殖。虽然部分干细胞巢相关的LN会促进干细胞粘附，存活，迁移和细胞外基质的形成，但没有研究过它们对角膜缘干细胞有无作用。LN-5 （LN-332）在加入角膜缘成纤维细胞培养液条件下诱导小鼠鼻毛囊干细胞转分化为角膜上皮样细胞。

4角膜腱生蛋白（Tenascin，TN-C）

TN-C是脊椎动物ECM糖蛋白中的基础蛋白。在胚胎发展过程中，TN-C的表达具有时空的特异性，特别是在角膜中TN-C在早产婴儿的角膜中高表达却在初生婴儿角膜中表达下降，并且在成人角膜缘位置不表达。像纤连蛋白一样，TN-C的表达在伤口愈合中上调，但在组织修复后下调。TN-C在于炎症组织的溃疡附近和血管周围。此外，它还存在于从下面基质层脱落的上皮层附近，非常接近上皮层基底膜位置，暗示由上皮层合成TN-C。TN-C将在伤口愈合后持续存在三个月，推测它在细胞粘附，迁移发挥作用外，对随后的角膜基质的重建也有影响。

5角膜玻连蛋白（Vitronectin，VN）

VN在角膜中央位置和结膜上几乎无表达，却在角膜缘位置的表达量很高。人角膜缘上皮细胞在VN包被的培养皿上能有较高的克隆形成率，更多数量完整的克隆，证明它对角膜干细胞或祖细胞群体的增殖有促进作用。在兔和人间充质干细胞中，VN作为细胞因子促进细胞有丝分裂活动的进行。VN的通过不同的途径在不同的干细胞或祖细胞中作用，它能否作为干细胞巢内角膜缘干细胞的因子还需要更进一步的研究。

一些其他糖蛋白成分例如巢蛋白，它的两种亚型在婴儿和成体中的角膜缘和结膜的基底膜中均表达，而其他部位没有。综上所述，以上这些成分主要为膜缘干细胞巢内ECM的主要成分，对角膜的发育以及维持正常的生理状态有非常重要的意义。

参考文献

[1] Yurchenco，P.D.， ORear， J.J. Basal lamina assembly. Curr. Opin. Cell. Biol. 1994， （6）：674-681.

[2] Mei H.，Gonzalez S.，Deng S.X..Extracellular Matrix is an Important Component of Limbal Stem Cell Niche.J Funct Biomater.2012，3（4）：879-894.

[3] Ben-Zvi，A.，Rodrigues，M.M.，Krachmer，J.H.，Fujikawa，L.S.Immunohistochemical characterization of extracellular matrix in the developing human cornea. Curr. Eye. Res.1986（5）：105-117.

[4] Blazejewska E.A.，Schl？tzer-Schrehardt U.，Zenkel M.，et al.Corneal limbal microenvironment can induce transdifferentiation of hair follicle stem cells into corneal epithelial-like cells.Stem Cells.2009（27）.

[5] Castro-Mu？ozledo F. Review： corneal epithelial stem cells，their niche and wound healing.Mol Vis，2013（19）.

[6] Collinson J.M.， Chanas S.A.， Hill RE et al. Corneal development， limbal stem cell function，and corneal epithelial cell. Invest Ophthalmol Vis Sci 2004（45）：1101-1108.

[7] Cotsarelis G.，Cheng S.，Dong G. et al. Existence of slow-cycling limbal epithelial basal cells that can be preferentially stimulated to proliferate： Implication on epithelial stem cell. Cell 1989（57）：201-209.