转化生长因子-β信号通路在后发性白内障发生发展中的作用

后发性白内障(PCO)是现代白内障术后常见的并发症,白内障术后残留的晶状体上皮细胞(LECs)增生、迁移、上皮-间质转化(EMT)、胶原沉积、残留LECs向晶状体纤维的再生和转化是形成PCO的主要原因.转化生长因子-β(TGF-β)是目前已知的与诱导LECs转分化和组织病理性纤维化关系最为密切的细胞因子,许多研究已经证实Smad经典通路参与了TGF-β诱导的EMT过程,但越来越多的研究结果显示多条非Smad通路共同参与TGF-β诱导的EMT过程,包括磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3 K/Akt) Akt激酶、Rho、Wnt和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路等.就参与PCO病理过程的TGF-β信号通路的研究进展进行综述.     

Sprouty调控转化生长因子-β信号通路介导的上皮间充质转化抑制后囊膜混浊的研究进展

后囊膜混浊 (posterior capsular opacification，PCO) 是白内障手术的主要远期并发症，是由于手术切除纤维块后残留在囊袋中的晶状体上皮细胞（lens epithelial cell，LEC）的异常生长引起的。在成人术后2~5 a的发生率为20%~40%，儿童几乎为100%。大量研究表明LEC的上皮间充质转化(epithelial mesenchymal transition,EMT)及增殖过程是PCO发展的主要病理改变，转化生长因子-β（transform growth factor-β,TGF-β）信号通路参与了LEC的EMT过程，其包括经典的Smad信号通路及非Smad信号通路。丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信号通路为主要的非Smad信号通路。Sprouty是RTK介导的Ras/ERK/MAPK 信号通路特异的抑制蛋白，并作为TGF-β诱导的EMT的负性调节因子抑制ERK信号通路，从而抑制EMT过程。本文将总结在PCO中LEC的EMT过程，以及Sprouty通过抑制TGF相关信号通路阻断PCO过程进行综述。     

TGF-β/Smad信号传导通路在后囊膜混浊中用机制的研究进展

后囊膜混浊是白内障术后引起视力下降的常见并发症.转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)是调节晶状体上皮细胞转分化和产生细胞外基质的重要因子.TGF-β主要通过Smad信号传导通路实现其生物学作用,介导晶状体上皮细胞的增生、上皮细胞间充质转化和细胞外基质的产生.本文对TGF-β/Smad信号传导通路及其在后囊膜混浊形成中作用机制的研究现状进行综述.     

后发性白内障与相关信号通路的研究进展

后发性白内障（posterior capsular opacification,PCO）是晶状体囊外摘除术后的常见并发症,其形成的主要原因是晶状体上皮细胞（lens epithelial cells,LEC）的增生、迁移、上皮-间质转化（epi-thelial-to-mesenehymal transition,EMT）、细胞外基质（extracellular matrix,ECM）沉积等。多种信号通路如 TGF-β／Smads 信号传导通路、PI3K／AKT 信号通路、MAPK 信号通路、Wnt 信号通路、整合素信号通路、NF-κB 信号通路、Rho ／Rock 信号通路等在维持 LEC 的生物学行为中起重要作用,参与了 PCO 的发生与发展,是现今研究的热点。本文主要对各种信号通路与 PCO 的关系进行综述,探讨 PCO 的相关发病机制,为 PCO 的防治提供新的研究思路。（国际眼科纵览,2016,40：170-178）     

整合素连接激酶在白内障发病过程中的作用

整合素是一种在哺乳动物体内广泛表达的细胞表面受体,整合素连接激酶(ILK)是整合素信号通路的关键激酶,其与整合素结合进行细胞与细胞外基质(ECM),甚至细胞与细胞之间的信号传导.目前的研究发现,ILK及其整合素信号通路的活化可以激活磷脂酰肌醇-3-激酶/丝苏氨酸蛋白激酶(PI3K/AKT)和转化生长因子β/Smad蛋白(TGF-β/Smad)介导的细胞增生、黏附和迁移,引起晶状体上皮细胞异常增生和纤维化,还能激活糖原合成酶激酶3β/β-链蛋白(GSK3β/β-catenin)等信号通路,介导水通道蛋白(AQPs)调节水转运过程,最终导致晶状体内囊泡运输受限,渗透压改变,从而引起白内障.白内障是世界主要的致盲眼病之一,其主要由于老化、遗传、代谢异常、外伤、辐射、中毒和局部营养不良等引起的晶状体囊膜损坏,使其渗透性增加,丧失屏障作用,或导致晶状体代谢紊乱,使晶状体蛋白发生变性,形成混浊,但其发病机制尚未完全阐明.ILK可以通过多种信号通路介导人晶状体上皮细胞的移行、黏附、增生和凋亡,因此深入研究ILK在白内障发病中的作用对白内障的预防和治疗有重要意义.本文就近年来ILK在白内障发病中的作用进行综述.     

小RNA干扰TGF-β通路抑制晶状体上皮细胞间质转化预防后发性白内障的研究进展

后发性白内障（posterior capsular opacity,PCO）是白内障最常见的术后并发症,其主要 是由囊膜下残留晶状体上皮细胞（len epithelial cell,LEC）发生上皮-间质转化（epithelial-to-mesenehymal transition,EMT）形成纤维性PCO造成的.而转化生长因子-β（transforming growth factor-β,TGF-β）是导致EMT最重要的细胞因子.近年来研究发现小RNA在转录后水平调控EMT发挥重要作用.本文就不同小RNA对TGF-β通路不同信号转导分子,如TGF-βⅡ型受体、Smad2/3、Smad4、Snail、甲基CpG结合蛋白2、基质金属蛋白酶及Skp2基因等的干扰作用,抑制LEC发生EMT,从而预防PCO的研究进展做一综述.     

TGF-β/Smads信号传导通路在后发性白内障中的研究进展

后发性白内障(posterior capsular opacification,PCO)是现代白内障术后最常见的主要并发症之一。Smad蛋白家族是转化生长因子-β(TGF-β)细胞内信号传导的重要因子。TGF-β/Smads信号传导通路在PCO中起着至关重要的作用,特别是各类Smads在TGF-β2的诱导中与PCO存在密切关系。本文就TGF-β/Smads与PCO的关系作一综述。     

细胞外基质与晶状体后囊膜混浊

后发性白内障是白内障术后最常见的并发症之一,大量的研究发现,细胞外基质(ECM)在晶状体后囊膜混浊(PCO)形成过程中亦发挥重要作用.目前已有学者对多种ECM的成分及其作用进行了深入研究,包括纤维连接蛋白(FN)、层黏连蛋白(LN)、胶原蛋白、基膜聚糖、骨桥蛋白(OPN)、核心蛋白多糖、透明质酸、波形蛋白等,每种ECM成分以其不同的作用机制通过不同的细胞信号通路引发晶状体上皮细胞(LECs)的生物学行为变化,如细胞的移行、黏附和增生等.深入研究ECM在PCO形成过程中的作用不仅有助于明确PCO的发病机制,同时也有望以此为靶点对PCO进行防治.就与PCO发生和发展相关的多种ECM及其作用机制的研究进展进行综述.     

MG132对人晶状体上皮细胞增生、移行和上皮-间充质转化的抑制作用

背景 晶状体后囊膜混浊（PCO）发生的主要病理机制是白内障术后后囊膜残留的晶状体上皮细胞（LECs）的增生、移行和分化,研究发现蛋白酶体抑制剂MG132可抑制牛LECs的增生,但对人LECs的生物学影响尚不明确. 目的 研究蛋白酶体抑制剂MG132对体外培养的人LECs增生、移行和上皮-间充质转化（EMT）的抑制作用.方法 收集白内障超声乳化摘出术中连续环形撕囊的囊膜片用组织块培养法进行原代培养并传代,取第2代或第3代LECs进行常规消化,调整细胞密度至5×105个/ml,以200 μl/孔接种至96孔板常规培养24 h,分别加入成纤维细胞生长因子-2（FGF-2）、MG132或MG132＋FGF-2,以基础培养液培养的细胞作为对照组,培养24 h后用MTT法测定吸光度（A490）值,计算LECs的增生率.在移行能力测定中,应用传代的人LECs分别加入FGF-2、MG132或MG132＋FGF-2,以基础培养液培养的细胞作为对照组,用无菌棉棒在细胞层中划出细胞裸露区,继续培养24 h,计数移行至裸露区的细胞,评估细胞移行率.在传代的人LECs培养液中分别加入转化生长因子-β2（TGF-β2）、MG132或MG132＋TGF-β2,以基础培养液培养的细胞作为对照组,培养24 h后用免疫组织化学法检测细胞质中纤维连接蛋白（FN）的表达. 结果 对照组、FGF-2组、MG132组和MG132＋FGF-2组的LECs增生值（A490）分别为0.582±0.020、0.723 ±0.010、0.434±0.011和0.465±0.008,总体差异有统计学意义（F=110.482,P＜0.01）,FGF-2组LECs增生值明显高于对照组,MG132组和MG132＋FGF-2组的LECs增生值明显低于对照组,差异均有统计学意义（P＜0.05）.对照组、FGF-2组、MG132组和MG132＋FGF-2组LECs移行数目分别为8.67±1.08、11.58±1.59、2.67±0.09和2.75±0.09,差异有统计学意义（F=34.301,P＜0.01）,其中FGF-2组LECs的移行数明显多于对照组,而MG132组和MG132＋FGF-2组LECs移行数明显少于对照组,差异均有统计学意义（P＜0.05）.与对照组比较,MG132组LECs的增生率和移行率分别降低25.4％和75.0％,FGF-2组LECs增生率和移行率分别增加24.2％和33.6％,MG132＋FGF-2组LECs的增生率和移行率分别下降20.1％和68.3％.对照组、TGF-β2组、MG132组和MG132＋TGF-β2组LECs中FN表达量（A值）分别为1.242±0.023、2.329±0.113、1.043±0.021和1.163±0.018,差异有统计学意义（F=113.752,P＜0.01）,TGF-β2组LECs中FN表达量明显高于对照组,而MG132组和MG132＋TGF-β2组明显低于对照组,差异均有统计学意义（P＜0.05）.TGF-β2可以诱导人LECs转分化,FN表达增强;MG132与TGF-β2同时存在时可以减弱人LECs转分化,FN表达下降. 结论 MG132抑制体外培养的人LECs的增生与移行,并可阻止TGF-β2诱导的人LECs的EMT.     

吡咯烷二硫代氨基甲酸酯对TGF-β2诱导人晶状体上皮细胞EMT的抑制作用

目的：探究吡咯脘二硫代氨基甲酸酯(PDTC)对转化生长因子-beta2(TGF-β2)诱导人晶状体上皮细胞(LECs)上皮-间充质转化(EMT)的逆转机制。

方法：TGF-β2诱导人晶状体上皮细胞EMT,并给予不同浓度PDTC处理TGF-β2诱导的LECs。CCK-8、划痕试验检测细胞增殖与迁移,Western Blot检测EMT标志物E-cadherin、α-SMA和NF-κB信号传导通路相关蛋白表达,以及凋亡相关蛋白BAX、BCL-2、Caspase-3、细胞周期蛋白D₁的表达。

结果：TGF-β2处理组细胞增殖和迁移活力明显高于未添加TGF-β2的实验组; E-cadherin表达下调,α-SMA表达上调。在TGF-β2的作用下NF-κB p65和磷酸化的NF-κB p65表达增加(P<0.05)且在TGF-β2 10 ng/mL刺激浓度时LECs表现出较强的增殖活力和迁移能力。PDTC逆转EMT和诱导细胞凋亡的机制研究表明,PDTC干预处理后细胞活力和迁移能力都显著降低,PDTC抑制IκB的磷酸化进而抑制NF-κB核移位,NF-κB信号通路中NF-κBp65/p-NF-κB p65、Iκκ-α/p-Iκκ-α表达下调(P<0.05),诱导促凋亡蛋白BAX/Caspase-3表达上调、抑凋亡蛋白BCL-2、细胞周期蛋白Cyclin D₁表达下调,NF-κB/IκB mRNA表达下调,凋亡相关mRNA BAX表达上调BCL-2表达下调。

结论：PDTC可显著逆转由TGF-β2诱导的LECs细胞EMT过程,可能与抑制NF-κB信号通路活化使NF-κB p65/IκB/Iκκ-α表达降低以及激活凋亡相关蛋白表达有关,PDTC可通过抑制NF-κB信号通路达到逆转EMT的进程并使异常增殖的细胞发生凋亡,这将为后发性白内障的治疗提供新的潜在的治疗药物。     

Comparative effects of TGF-β2/Smad2 and TGF-β2/Smad3 signaling pathways on proliferation, migration, and extracellular matrix production in a human lens cell line

The signaling pathway of transforming growth factor β2 (TGF-β2)/Smad plays an important role in the pathological process in posterior capsule opacification (PCO) after cataract surgery. Smad2 and Smad3 are both receptor-regulated Smads (R-Smads) of the TGF-β2 signaling pathway. We aim to find which among Smad2, Smad3, and Smad2&3 plays a key role in PCO pathology. The signal characteristics of TGF-β2 and Smad proteins in the human lens cell line HLE-B3 were investigated. Smad2, Smad3, or Smad2&3 were silenced using small interfering RNA. We then tested cell proliferation by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) and cell growth curve assays, migration by transwell and wound-healing assays, and extracellular matrix production including α-smooth muscle actin (αSMA), fibronectin, and type I collagen by real-time PCR assay, with and without TGF-β2 exposure. Silencing Smad3 blocked the effect of TGF-β2 on cell proliferation and production of fibronectin and type I collagen. Silencing Smad2 blocked the effect of TGF-β2 on cell migration and production of αSMA. Smad2 depletion enhanced Smad3 activity in cell proliferation and ECM production, whereas Smad3 depletion enhanced Smad2 activity in migration and αSMA expression. Silencing Smad2 and Smad3 efficiently blocked the effect of TGF-β2on cell proliferation, migration, and extracellular matrix production. Smad2 and Smad3 are both key in the TGF-β2 signaling pathway. We can prevent the development of PCO following cataract surgery by blocking the TGF-β2/Smad2&3 signaling pathway.     

Hepatocyte growth factor induces proliferation of lens epithelial cells through activation of ERK1/2 and JNK/SAPK

PURPOSE: Posterior capsule opacification (PCO) is caused by proliferation and migration of lens epithelial cells (LECs) remaining after cataract surgery. In this study, the effect of HGF in LECs and the signaling pathways that contribute to HGF-induced proliferation were investigated. METHODS: Capsular bags prepared from porcine eyes were maintained in serum-free DMEM. The human lens epithelial B3 cells (HLE B3) and rat lens epithelial explants were cultured in MEM supplemented with 20% FCS and medium 199 with 0.1% BSA, respectively. Cell proliferation was determined by MTT assay, proliferating cell nuclear antigen (PCNA) expression, or flow cytometry. An antisense oligonucleotide was used to inhibit cyclin D1 expression. Activation of the mitogen activated protein kinase (MAPK) and phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) pathways was detected by immunoblot analysis. RESULTS: The proliferation of LECs in a capsular bag culture was significantly inhibited by treatment with the neutralizing antibody for HGF receptor. Stimulation of HLE B3 with hepatocyte growth factor (HGF) activated the MAPKs, ERK, and JNK/SAPK, but not p38. Activation of both ERK and JNK/SAPK was necessary for the HGF-stimulated induction of cyclin D1, which in turn was necessary for the HGF-induced proliferation of LECs. PI3K also participated in the regulation of cyclin D1 expression upstream of ERK and JNK/SAPK. CONCLUSIONS: The data indicate that HGF is a potent growth factor for LECs and may contribute to the development of PCO and suggest that the signaling pathways involved in HGF-stimulated proliferation may constitute potential therapeutic targets in the treatment of PCO.     

TGFβ promotes Wnt expression during cataract development

TGFβ induces lens epithelial cells to undergo epithelial mesenchymal transition (EMT) and many changes with characteristics of fibrosis including posterior capsular opacification (PCO). Consequently much effort is directed at trying to block the damaging effects of TGFβ in the lens. To do this effectively it is important to know the key signaling pathways regulated by TGFβ that lead to EMT and PCO. Given that Wnt signaling is involved in TGFβ-induced EMT in other systems, this study set out to determine if Wnt signaling has a role in regulating this process in the lens. Using RT-PCR, in situ hybridization and immunolocalization this study clearly shows that Wnts 5a, 5b, 7b, 8a, 8b and their Frizzled receptors are upregulated in association with TGFβ-induced EMT and cataract development. Both rat in vitro and mouse in vivo cataract models show similar profiles for the Wnt and Frizzled mRNAs and proteins that were assessed. Currently it is not clear if the canonical β-catenin/TCF signaling pathway, or a non-canonical pathway, is activated in this context. Overall, the results from the current study indicate that Wnt signaling is involved in TGFβ-induced EMT and development of fibrotic plaques in the lens.     

Smac对人晶状体上皮细胞增生的抑制作用及促凋亡作用

背景 晶状体后囊膜混浊(PCO)是囊外白内障摘出术后的主要并发症,其发病机制与晶状体上皮细胞(LECs)的增生、移行和上皮-间质转化(EMT)有关,探讨相关的预防和靶向治疗措施至关重要.目的 探讨Smac对人LECs增生和凋亡的作用及防治PCO的生物学作用. 方法 对HLE-B3细胞株及Smac过表达人LECs株进行培养,将培养的HLE-B3细胞分为PBS组、空质粒转染组和siRNA-Smac3转染组,分别将PBS、空质粒载体和带有增强型绿色荧光蛋白(GFP)的siRNA-Smac3质粒转染细胞24 h,计算siRNA-Smac3质粒转染率.在细胞培养液中分别添加不同质量浓度(5、10、20和50 μg/ml)TGF-β2或200 μmol/LH2O2以建立PCO模型或氧化应激凋亡模型.将细胞分为PBS组、TGF-β2组和Smac过表达+TGF-β2组,采用细胞计数试剂盒-8(CCK-8)法检测细胞增生活力;将细胞分为PBS组、H2O2组和siRNA-Smac+H2O2组,采用流式细胞仪检测各组细胞凋亡率;分别采用实时定量PCR和Western blot法检测培养的细胞中Smac、caspase-3及增生细胞核抗原(PCNA)mRNA及蛋白的相对表达量. 结果 siRNA-Smac3质粒转染细胞后GFP阳性细胞达80％以上,荧光定量PCR筛选出最佳干扰质粒为siRNA-Smac3.siRNA-Smac3转染组GFP阳性细胞率为(72.32±2.31)％,明显高于空质粒载体组的(4.91±0.24)％,差异有统计学意义(t=116.342,P＜O.001).LECs中Smac mRNA相对表达量为35.21±4.11,高于空质粒载体组的15.24±2.48,差异有统计学意义(t=215.47,P＜0.05).20 μg/ml TGF-β2作用后PBS组、TGF-β2组和Smac过表达+TGF-β2组的细胞增生率分别为(98.4±1.7)％、(98.9±0.1)％和(64.2±3.1)％,Smac过表达+TGF-β2组明显低于TGF-β2组,差异有统计学意义(P＜0.05).PBS组、H2O2组和siRNA-Smac+H2 O2组细胞凋亡率分别为(2.9±1.2)％、(45.1±4.5)％和(27.5±1.8)％,siRNA-Smac+H2 O2组细胞凋亡率明显低于H2O2组,差异有统计学意义(P＜0.05).荧光定量PCR结果显示,PBS组、H2 O2组和siRNA-Smac+ H2 O2组caspase-3 mRNA相对表达量分别为0.321±0.103、0.715±0.112和0.479±0.209,siRNA-Smac+H2O2组细胞中caspase-3 mRNA相对表达量明显低于H2 O2组,差异有统计学意义(P＜0.05);PBS组、TGF-β2组和Smac过表达+TGF-β2组细胞中PCNA mRNA相对表达量分别为0.299±0.013、0.645±0.102和0.490±0.209,与TGF-β2组比较,Smac过表达+TGF-β2组细胞中PCNA mRNA相对表达量明显下降,差异有统计学意义(P＜0.05).Western blot结果显示,caspase-3蛋白在siRNA-Smac+H2O2组和H2O2组相对表达量为0.712±0.012和0.973±0.051,siRNA-Smac+ H2 O2组细胞中caspase-3蛋白的相对表达量明显低于H2O2组,差异有统计学意义(t=132.52,P＜0.05);PCNA在Smac过表达+TGF-β2组和TGF-β2组,相对表达量为0.782±0.212,相对表达量为1.126±0.251,Smac+TGF-β2组PCNA蛋白相对表达量显著低于TGF-β2组,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 Smac基因抑制人LECs株HLE-B3细胞系的增生并促进细胞的凋亡,其可能用于防治PCO.     

后囊膜混浊相关分子调控通路研究进展

白内障手术是目前世界上最常见、最成熟的眼科手术之一。手术包括摘除混浊的晶状体及人工晶状体的植入,可以较好地恢复患者视力。后囊膜混浊（posterior capsular opacification,PCO）,又称继发性白内障,是白内障手术后常见的并发症之一,严重影响了手术的治疗效果。在白内障手术后2~5 a,由PCO导致的视力下降患者占20%~40%。PCO是一种纤维变性疾病。研究PCO的发生机制已经成为一项重要的医学课题。目前证实手术后晶状体赤道部及前囊下残余的晶状体上皮细胞通过增殖、迁移、上皮间质转化成为成纤维细胞和肌成纤维细胞,伴随细胞外基质的合成最终导致了PCO的发生。一系列生长因子及信号通路参与到PCO的形成和发展过程并发挥了关键作用。本文对与PCO发生相关的分子调控通路的最新知识进行了总结,并探讨了干扰PCO发生的可能途径。