机械牵拉力对Müller细胞超微结构及生物力学的作用及分子机制研究

Mechanical stress caused by elongated axial length plays a key role in the development of myopic foveoschisis. However, the ultrastructure and biomechanical properties of Müller cells with mechanical stress are still a matter of debate. Previous studies have shown that the biomechanical properties and collagen IV composition of internal limiting membrane (ILM), which altered dramatically in MF patients, were highly correlated with Müller cells. TGF-β/Smad signal pathway plays an important role in this process. It was prospected that the alteration of the composition and biomechanical property of Müller cells, contributing to the pathogenesis of MF. The present study will use ferric oxide beads, coated with collagen to mimic the mechanical stress exerted on Müller cells to investigate the effect of the TGF-β/Smad pathway in Müller cells. Therefore, our study will provide insight into the mechanism by TGF-β/Smad-MMP2 in the composition and mechanical alteration of ILM, which has a profound theoretical and clinical significance.

眼轴增长导致的机械牵拉力在病理性近视黄斑劈裂中发挥重要作用。但机械牵拉力作用下Müller细胞的代偿性结构变化及分子生物学机制尚不明确。前期研究发现，病理性近视黄斑劈裂患者内界膜生物力学性能及超微结构发生显著变化，与Müller细胞活化密切相关, 其中 TGF-β/Smad信号通路是关键。我们推测， 在机械牵拉力作用下，Müller细胞中TGF-β/Smad信号通路改变，影响了细胞的组成成分及生物力学特征，从而参与了黄斑劈裂的发病过程。本课题采用胶原包被的磁珠悬液，构建Müller细胞机械牵拉力模型，应用原子力显微镜PeakForce模式、透射电子显微镜、酶谱分析法、荧光标记等技术，分析Müller细胞反应性活化所引起的细胞骨架蛋白、细胞外基质分泌、生物力学性能及细胞生物学行为的改变；研究成果将有助于阐明Müller细胞在病理性近视黄斑劈裂中的作用。

高度近视黄斑裂孔和高度近视黄斑劈裂均是病理性近视的严重并发症之一。前期研究发现，病理性近视黄斑劈裂患者内界膜生物力学性能及超微结构发生显著变化，眼轴增长导致的机械牵拉力是重要的诱导因素。但机械牵拉力作用下Müller细胞的代偿性结构变化及分子生物学机制尚不明确，而Müller细胞的活化与TGF-β/Smad信号通路相关。故本项目以研究机械牵拉力作用Müller细胞后TGF-β/Smad 信号通路的变化及生物力学特征改变为目标，拟定研究内容为：一、构建人Müller细胞机械牵拉模型；二、检测 Müller 细胞受到机械牵拉后，细胞骨架蛋白（GFAP，α-SMA） Smad 蛋白、MMP2，IV 型胶原蛋白表达量的变化；三、明晰 TGF-β/Smad 信号通路对机械牵拉力作用下的 Müller 细胞表达细胞骨架蛋白及生物力学性能的影响。依据实验结果，在黄斑劈裂细胞模型里，GFAP , α-SMA, Smad, TGF-β的RNA及蛋白表达均显著增高，且外源性加入TGF-β后下游GFAP , α-SMA, Smad的表达一致。MMP2的表达也与预期结果一致，这就表明Müller细胞通过调节TGF-β的表达影响近视黄斑劈裂的病理过程。因此本课题的研究将有助于阐明Müller细胞在病理性近视黄斑劈裂中具体的角色，并为病理性黄斑劈裂的治疗提供一种新的可能。