基质细胞衍生因子-1及其受体生物轴与眼部疾病

基质细胞衍生因子(SDF)是近期发现的有趋化活性的细胞因子.它及其受体构成的SDF-1/CXCR4生物轴在介导造血干细胞迁移和归巢、炎症反应、HIV感染、肿瘤细胞迁移及促进新生血管发生等方面发挥重要作用.SDF-1/CXCR4分布于角膜基质细胞及视网膜各层.SDF-1/CXCR4生物轴在眼部炎症、眼内淋巴瘤、新生血管性疾病以及增生性病变中起促进作用,SDF-1拮抗剂具有抗新生血管作用.     

基质细胞衍生因子-1与视网膜新生血管

视网膜新生血管是主要的致盲因素之一,目前发生机制尚不明确。基质细胞衍生因子-1（SDF-1）是新近发现的趋化因子,与趋化因子受体4（CXCR4）共同构成SDF-1/CXCR4轴。SDF-1/CXCR4参与了炎症反应、造血干细胞归巢及肿瘤侵袭。研究表明,SDF-1还能通过促进血管内皮细胞的迁移增生,招募内皮祖细胞,调节促血管生成因子等途径诱导新生血管生成,在视网膜新生血管的发生发展中发挥重要作用。就SDF-1/CXCR4的生物学功能、对促视网膜新生血管形成的机制及其在视网膜新生血管性疾病防治中的应用前景进行综述。     

SDF-1/CXCR4轴与血管新生的研究进展

近年来研究表明,基质细胞衍生因子(SDF-1)与它的特异性受体CXCR4作用形成的反应轴。在调节免疫,调控造血,血管形成,神经发育,肿瘤发生发展,防治HIV感染及精子游动等方面发挥重要作用。SDF-1/CXCR4轴的新作用愈来愈受到人们的关注。本文就SDF-1/CXCR4轴与新生血管之间密切联系的相关研究进行简要的综述。     

基质细胞衍生因子-1与糖尿病视网膜病变

基质细胞衍生因子-1(SDF-1)与其特异性受体CXCR4构成的SDF-1/CXCR4轴具有广泛的生物学活性。对糖尿病视网膜病变的新近研究发现,循环中的造血干细胞及血管内皮祖细胞(EPC)在血管新生中起重要作用。视网膜缺血缺氧可引起缺氧诱导因子-1的增加,继而引起SDF-1表达上调。SDF-1与血管内皮生长因子及黏附分子等关系密切,还可破坏血-视网膜屏障,促进EPC在缺血缺氧的视网膜上产生新生血管,在糖尿病视网膜病变的发病机制中扮演重要的角色。     

SDF-1和CXCR4在鼠角膜碱烧伤新生血管中的表达

目的 探讨大鼠角膜碱烧伤后基质细胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1,SDF-1)及其CXC受体4(CXC chemo-kine receptor 4,CXCR4)在角膜组织中的表达变化规律,以及CXCR4特异性桔抗剂AMD3100对角膜新生血管的影响.方法 采用1 mol·L-1氢氧化钠溶液建立SD大鼠角膜碱烧伤模型,用RT-PCR和Western blot检测大鼠角膜碱烧伤后不同时间点SDF-1和CXCR4的mRNA和蛋白的表达,用免疫组织化学SP法检测大鼠角膜碱烧伤后SDF-1和CXCR4在角膜组织中的阳性表达.另设碱烧伤对照组和碱烧伤治疗组,碱烧伤后分别给予0.1 mL生理盐水和AMD3100球结膜下注射,比较2组大鼠角膜新生血管面积和角膜组织中血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)蛋白的含量.结果 碱烧伤后SDF-1阳性表达于浅层角膜基质细胞、角膜上皮细胞和炎性浸润细胞,CXCR4阳性表达于炎性浸润细胞、角膜上皮细胞和血管内皮细胞.正常大鼠角膜组织中可检出微量SDF-1和CXCR4 mRNA和蛋白表达;碱烧伤后2 d,SDF-1 mRNA和蛋白水平明显升高,7d、10 d分别是正常水平的3.8倍和21.0倍;CXCR4 mRNA和蛋白水平在碱烧伤后2 d明显升高,7 d、10 d分别是正常水平的1.9倍和17.5倍.碱烧伤治疗组碱烧伤后7 d、10 d、14 d时新生血管面积均小于碱烧伤对照组,差异均有统计学意义(均为P<0.05).碱烧伤治疗组碱烧伤后2 d、5 d、7 d、10 d、14 d角膜组织中VEGF蛋白的含量均稍低于对照组,差异均无统计学意义(均为P>0.05).结论 SDF-1与其受体CXCR4的相互作用可能参与了碱烧伤诱导的角膜新生血管形成,AMD3100能有效抑制角膜新生血管的形成,有可能成为治疗角膜新生血管的方法之一.     

基质细胞衍生因子及其受体CXCR4在翼状胬肉的异常表达

目的探讨基质细胞衍生因子(stromal cell-derived factor-1,SDF-1)及其受体CXCR4在翼状胬肉的表达及意义。方法用免疫组织化学染色方法对4例正常人结膜组织、11例初发性翼状胬肉和9例复发性翼状胬肉组织中SDF-1/CXCR4蛋白的表达进行检测。结果在正常结膜组织中SDF-1/CXCR4仅表达于基底部上皮细胞;胬肉组织中有17例,全层上皮细胞均有SDF-1/CXCR4的表达,胬肉基质层中浸润的炎性细胞、血管内皮细胞均有CXCR4的蛋白表达;3例初发性翼状胬肉表达方式与正常结膜相似。结论翼状胬肉组织SDF-1及其受体CXCR4蛋白表达增加;上皮细胞分泌的SDF-1通过与其受体CXCR4的相互作用可能参与了翼状胬肉的血管形成和炎性细胞浸润。     

碱烧伤小鼠角膜组织中SDF-1／CXCR4的表达及意义

目的探讨基质细胞衍生因子-1（SDF-1）和CXCR4在小鼠角膜碱烧伤新生血管形成中的作用。方法应用在角膜中央放置NaOH滤纸片的方法构建C57／BL小鼠角膜碱烧伤角膜新生血管动物模型,通过免疫组织化学、RT—PCR、Western blot法检测碱烧伤后不同时间点角膜组织中SDF-1和CXCR4 mRNA及蛋白的表达情况。结果免疫组织化学检测显示,正常小鼠角膜基质层无明显SDF-1的阳性表达,CXCR4仅在角膜上皮层呈弱阳性表达。RT—PCR检测显示,与正常对照组相比,碱烧伤后各时间点SDF-1和CXCR4 mRNA表达均明显升高（P〈0．05）;Western blot检测显示SDF-1和CXCR4蛋白的表达也可见相似的变化趋势（P〈0．05）。SDF-1和CXCR4在角膜中的表达于第7天达高峰,第14天开始下降,但仍高于正常。结论SDF-1／CXCR4在碱烧伤后小鼠角膜组织中的表达增加,在角膜碱烧伤的炎症和新生血管的形成和发展过程中可能发挥重要作用。     

基质细胞衍生因子-1及其受体CXCR4在翼状胬肉中的表达及意义

目的:探讨基质细胞衍生因子-1(SDF-1)及其受体趋化因子受体(CXCR4)在不同年龄翼状胬肉患者中的表达及意义。方法:收集2018-01/10在中国人民解放军第四七四医院行原发性翼状胬肉切除术的手术标本60例60眼(其中年龄<50岁30眼,年龄>50岁30眼),同时间收集年龄匹配的斜视矫正术和视网膜脱离复位术患者的正常结膜组织30例30眼(其中年龄<50岁15眼,年龄>50岁15眼)。采用HE染色和免疫组织化学法检测SDF-1和CXCR4在翼状胬肉组织标本中的表达和定位,分析SDF-1和CXCR4的表达与患者临床表现的关系。使用IPP 6.0软件定量测定SDF-1和CXCR4的平均光密度。结果:SDF-1和CXCR4在正常结膜上皮基底层细胞显示阳性或无阳性表达,而在翼状胬肉中全层结膜上皮细胞和血管内皮细胞均有阳性表达,其表达水平差异显著,基底层细胞中表达更明显,显示出明显极性。翼状胬肉组织中SDF-1和CXCR4的表达量均高于正常结膜组织(P<0.05);年龄<50岁患者的CXCR4表达量大于年龄>50岁患者的表达量(P<0.05)。结论:SDF-1和CXCR4在翼状胬肉中表达上调,提示SDF-1和CXCR4参与翼状胬肉的形成,抑制SDF-1/CXCR4信号通路,可能抑制翼状胬肉发生,也可能成为翼状胬肉的药物治疗靶点,成为一个新的研究方向。年轻翼状胬肉患者CXCR4的表达更高,提示未来可能实现个体化给药,减少医疗资源的浪费。     

整合素αvβ3在SDF-1/CXCR4介导的脉络膜新生血管中的作用

目的　探讨内皮细胞表达的整合素αvβ3在基质细胞衍生因子-1（stromal derived factor-1,SDF-1）/趋势化因子受体4（chemokine receptor 4,CXCR4）调控脉络膜新生血管（choroidal neovascularization,CNV）生成过程中的作用。方法　（1）体内动物实验:采用激光诱导C57BL/6J小鼠CNV模型,实验分为4组:单纯CNV组（对照组）、CNV后立即玻璃体内注射SDF-1组（SDF-1组）、CNV后立即玻璃体内注射SDF-1+CXCR4抑制剂AMD3100组（SDF-1+AMD3100组）和CNV后立即玻璃体内注射SDF-1+αvβ3抑制剂SB273005组（SDF-1+SB273005组）。实时定量PCR观察小鼠激光诱发CNV后1 d、3 d、5 d、7 d、10 d、14 d CXCR4和αvβ3的表达;免疫荧光染色观察4组处理后CNV局部及内皮细胞上αvβ3的表达;OCT观察4组处理后CNV中视网膜色素上皮（retinal pigment epithelial,RPE）层隆起高度。（2）体外细胞实验:Western blot检测正常对照组、Si-CXCR4敲减组和Si-NC模拟敲减组RF/6A细胞中CXCR4蛋白的表达,同时检测对照组、SDF-1组、SDF-1+AMD3100组、SDF-1+Si-NC组和SDF-1+Si-CXCR4组中整合素αvβ3蛋白的表达。Transwell检测正常对照组、SDF-1组、SDF-1+AMD3100组和SDF-1+SB273005组的细胞迁移能力。结果　（1）体内动物实验:实时定量PCR显示随着CNV诱导后时间的增加,CXCR4 mRNA和整合素亚基β3 mRNA表达开始增加,CXCR4 mRNA在CNV后3 d表达量最高（4.263±0.464）,β3 mRNA在CNV后7 d表达量最高（3.678±0.364）,随后开始下降。免疫荧光结果显示:SDF-1组β3荧光强度显著增加,β3/CD31比率也明显增加,显著高于CNV对照组（P<0.01）;而SDF-1+AMD3100组和SDF-1+SB273005组β3荧光强度和β3/CD31比率显著减弱（P<0.05）。OCT显示SDF-1组RPE层的隆起明显升高（135.503±10.301）μm,显著高于CNV对照组（94.443±12.156）μm（P<0.05）;而SDF-1+AMD3100组和SDF-1+SB273005组RPE隆起的高度显著降低（95.283±20.062）μm和（99.807±10.403）μm（P<0.05）。（2）体外细胞实验:SDF-1组和SDF-1+Si-NC组整合素亚基β3蛋白的表达均升高（1.301±0.043）、（1.273±0.077）,显著高于对照组（0.244±0.069）（P<0.01）;SDF-1+Si-CXCR4组和SDF-1+AMD3100组整合素亚基β3蛋白的水平显著下降（0.322±0.042）、（0.336±0.077）（P<0.01）。Transwell检测显示SDF-1组细胞迁移量增多显著高于对照组,而SDF-1+AMD3100组和SDF-1+SB273005组迁移细胞的数量明显减少。结论　整合素αvβ3在内皮细胞中通过介导SDF-1/CXCR4信号转导,促进CNV的发生发展。     

基质细胞衍生因子-1与缺血性视网膜病变

基质细胞衍生因子-1(Stromalcell-derivedfactor-1,SDF-1)是新近发现的一种细胞因子,趋化因子受体CXCR4为其特异受体.当损伤的组织局部为低氧环境,激活对缺氧敏感的趋化因子SDF-1,并形成适合干细胞存在及生长的微环境,通过SDF-1促进CXCR4阳性的干细胞黏附、迁移和归巢到缺氧部位,参与血管形成.缺血性视网膜病变作为一类视网膜中较为常见的疾病,其发病机制和作用机制亟待进一步认识,SDF-1作为一种新近发现的CXC类趋化蛋白和缺氧诱导敏感因子,在视网膜缺血性疾病的发展和预后的认识中具有重要意义.对SDF-1的深入研究可能为缺血性视网膜病变提供新的有效治疗途径.     

Vascular precursors in developing human retina

PURPOSE: Prior investigation has demonstrated that angioblasts are present in the inner retinas of human embryos and fetuses and that they differentiate and organize to form the primordial retinal vasculature. The purpose of this study was to characterize these angioblasts further and examine ligands that might control their migration and differentiation. METHODS: Immunohistochemistry was used to localize stroma-derived factor-1 (SDF-1), its receptor CXCR4, stem cell factor (SCF), and its receptor c-Kit on sections obtained from human eyes at from 6 to 23 weeks' gestation (WG). Coexpression of CD39 (marker for retinal angioblasts and endothelial cells) and CXCR4 or c-Kit was investigated by confocal microscopy. RESULTS: SDF-1 was prominent in inner retina with the greatest reaction product near the internal limiting membrane (ILM). SCF immunoreactivity was also confined to the inner retina and increased significantly between 7 and 12 WG. The level of both ligands declined by 22 WG. A layer of CXCR4(+) and c-Kit(+) precursors, some of which coexpressed CD39, existed in the inner retina from 7 to 12 WG. With migration, c-Kit was downregulated, whereas CD39(+) cells continued to express CXCR4 as they formed cords. With canalization, CXCR4 expression was downregulated. CONCLUSIONS: Embryonic human retina has a pool of precursors (CXCR4(+) and c-Kit(+)) that enlarged centrifugally during fetal development. From this pool emerges angioblasts, which migrate anteriorly into the nerve fiber layer where SDF-1 and SCF levels are highest. c-Kit expression declines with apparent migration, and CXCR4 expression declines with canalization of new vessels. Both SCF and SDF-1 are associated with the differentiation of retinal precursors into angioblasts and their migration to sites of vessel assembly.     

低氧诱导趋化因子受体表达对视网膜前体细胞迁移能力的影响

背景体外研究表明，趋化性细胞因子受体4（CXCR4）及其配体基质细胞衍生因子-1（SDF．1）在诱导视网膜前体细胞（RPCs）定向迁移的过程中可能起重要作用。RPCs表达CXCR4升高能增强干细胞的趋化活性，从而提高移植细胞的定向迁移能力。目的探讨RPCs在低氧条件下CXCR4受体的表达。方法分离孕龄17d的NIH小鼠的胚胎视网膜细胞并制备成含5×10^6～10×10^6个／L细胞的悬液，将细胞接种到25cm2培养瓶中，用全神经球贴壁培养法进行培养。RPCs在正常O2（体积分数16％O2）和低O2（体积分数10％O2）环境中培养12h和24h后，用逆转录聚合酶链反应（RT—PCR）法检测CXCR4和缺氧诱导因子-1（HIF-1）mRNA的表达；流式细胞仪（FACS）检测RPCs中CXCR4阳性细胞的百分比；Boyden小室实验观察30μg／L的SDF-1对RPCs的趋化效应。结果10％O2培养12h和24h后，RPCs中CXCR4mRNA的表达量（CXCR4mRNA／B—actinmRNA）分别为0．28±0．07和0．48±0．17，比正常氧培养组的0．16±0．02升高了1．75倍和3．00倍，10％O2培养12h和24h后RPCs中HIF-1mRNA表达量（HIF—1mRNA／B—actinmRNA）分别为0．18±0．07和0．38±0．13，比正常氧培养组的0．06±0．01升高了3．00倍和6．30倍，差异有统计学意义（P〈0．01）。Boyden小室实验表明，10％O2培养12h和24h后SDF-1对RPCs的趋化效应由正常氧的13．00％分别上升到36．00％和46．00％。FACS检测表明，10％O2诱导12h和24h后，RPCs中CXCR4阳性细胞率由正常氧浓度的9．01％分别上升到26．90％和46．10％，差异均有统计学意义（P〈0．01）。结论RPCs在低氧条件下CXCR4受体表达增加，同时对SDF-1的趋化能力增强。HIF-1的表达增加是CXCR4表达增高的可能机制。