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PROG RETIN EYE RES|刘奕志教授团队重新界定晶状体上皮细胞在生命周期中的核心功能并提出临床应用新理念


晶状体是眼内透明的双凸透镜状组织,具有将光线聚焦在视网膜的功能。晶状体混浊即白内障,是世界首位致盲原因。目前常用假体(人工晶状体)进行手术替代治疗,但医疗和社会经济成本巨大。让人体晶状体终身保持透明,甚至早期逆转混浊,是防治白内障最理想的方法,也是人类的不懈追求。晶状体上皮细胞是晶状体核心细胞,对它进行干预和调控可能是实现这一目标的有效途径,但既往对它的生物学特性缺乏全面的认识和利用。中山大学中山眼科中心刘奕志教授基于本团队在此领域的长期工作,从全生命周期的角度,发现并阐述晶状体上皮细胞在晶状体胚胎发育、透明性维持与创伤修复不同过程中的重要作用,为自体细胞介导的组织功能维持和修复疗法提供理论依据,颠覆了白内障临床防治的传统理念,为该领域研究指明了未来方向。文章2022年8月31日以The lens epithelium as a major determinant in the development, maintenance, and regeneration of the crystalline lens为题在眼科最具影响力期刊Progress in Retinal and Eye Research在线发表。

 

刘奕志教授团队回眸了晶状体上皮细胞在晶状体生命周期中呈现的神奇过程,阐述了晶状体上皮细胞在胚胎发育、稳态维持和术后再生三个阶段发挥的决定性作用。

胚胎期,来源于表皮外胚层的单层细胞形成晶状体泡,不同部位受不同调控信号的影响,形成晶状体三维结构的不同部位。后部和赤道部的晶状体上皮细胞经历了细胞周期的退出、晶体蛋白的表达、胞体拉长、脱细胞器及去核等关键环节分别形成初级和次级晶状体纤维;前部晶状体上皮细胞分化扩增形成上皮层,其中部分细胞保留了分化为纤维细胞的能力。这些环节受到基因或环境因素等的影响,都将导致晶状体发育异常。利用全基因组基因分型和全基因组关联研究 (GWAS) 等进行基因筛查,利用X射线晶体学和冷冻电子显微镜分析RNA和蛋白质结构,有助于揭示遗传缺陷如何损害晶状体上皮细胞内的蛋白质功能,为揭示晶状体发育异常的分子机制提供新的视角。

晶状体成熟后,前囊下和赤道部的晶状体上皮细胞通过物质合成与交换、缓慢的增殖分化维持晶状体稳态。不同区域的晶状体上皮细胞、晶状体纤维细胞的细胞膜间存在电位差,形成晶状体微循环,运输能量及氧气等物质,它的异常将引起白内障。胆固醇的合成障碍引起晶状体混浊。羊毛甾醇是胆固醇合成的重要中间产物,还可以稳定分子伴侣、增强蛋白酶体活性,以改善晶状体蛋白溶解度,维持或恢复晶状体透明性。

晶状体手术后,我们可以驾驭晶状体上皮细胞增殖分化的生物学特性用于临床治疗。晶状体上皮细胞的不完全分化与纤维化产生混浊的组织,完全分化、有序排列产生透明的晶状体纤维组织。在人工晶状体眼内,植入的假体发挥光学作用,晶状体上皮细胞的增殖会影响人工晶状体的功能。可以采用人工晶状体的直角方边屏障效应和后囊液流抛光技术等,清除或抑制晶状体上皮细胞。在婴幼儿,可以改进白内障摘除时的前、后撕囊口大小,促进无晶状体眼周边部Soemmerring 环的形成,利于II期囊袋内植入人工晶状体;或者通过晶状体超微创手术,移除混浊晶状体内容物而保留晶状体上皮细胞,可原位再生出有屈光力的透明晶状体,改善婴幼儿白内障的预后。

实现人类晶状体终身透明是白内障防治的终极目标,研究和利用晶状体上皮细胞的生物学特性可能是实现这一目标的有效途径。

 

晶状体上皮细胞在发育、透明性维持和再生修复中的作用

原文链接:

https://authors.elsevier.com/a/1fgRa4pAsjh4fM

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