Syndecan-1调控晶状体上皮细胞生物学活性及分子机制

The proliferation, migration and epithelial-mesenchymal transition of the lens epithelial cells（LECs） are the pathological basis of posterior capsule opacification. Recent studies indicate that the proliferation and differentiation of the cells are regulated by trans-membrane heparan sulfate proteoglycans(HSPG), which can mediate the signal transduction via binding to various growth factors. Our preliminary study showed that HSPG could specifically inhibit the proliferation of LECs, and that syndecan-1(SDC1), one member of the HSPG family, could influence the proliferation and transdifferentiation process of LECs by regulating the signal transduction pathway of fibroblast growth factor (bFGF) and transformation growth factor（TGF-β2）. To study further the molecular mechanisms of the the regulation of LECs by SDC1, this research will focus on the mechanism of the action of the bFGF and TGF-β2 transduction pathway by gene overexpression and RNA interference technology. Also, we will try to find the changes in the expression level of the key proteins involved in the interactions between growth factors and SDC1. With the help of bioinformatics, we will analyze the results and try to find the key point in the proliferation and epithelial-mesenchymal transition process of LECs regulated by syndecan, and provide a new approach to prevent the formation of posterior capsule opacification.

晶状体上皮细胞（LECs）增殖、移行和上皮间质转分化是后发性白内障的病理基础。现有研究表明细胞的增殖分化受跨膜硫酸乙酰肝素蛋白多糖（HSPG）调控，后者可以结合多种生长因子进而介导相关信号转导。我们的前期工作表明HSPG 能特异性抑制LECs增殖；并发现HSPG家族成员Syndecan-1（SDC1）调控成纤维生长因子（bFGF）和转化生长因子（TGF-β2）信号转导通路，从而影响LECs的增殖和转分化。为进一步研究SDC1调节LECs的分子机制，本项目拟应用过表达和RNA干扰技术研究SDC1对bFGF和TGF-β2信号途径作用机理；同时应用免疫共沉淀和基因组表达谱芯片技术研究SDC1与生长因子相互作用的过程中关键蛋白质的表达变化，结合生物信息学对结果进行分析，以期发现Syndecan调控LECs增殖分化及上皮间质转化过程中的关键位点，为预防后发性白内障的形成提供新的解决思路。

晶状体上皮细胞（LECs）增殖、迁移、黏附和上皮间质转分化是形成白内障术后囊膜混浊最典型的病理改变。成纤维生长因子（bFGF）可以促进LECs的增殖、迁移，整合素对LECs的黏附起着关键作用。多配体蛋白聚糖syndecan-4作为bFGF和整合素的共受体对白内障术后囊膜混浊的形成的机制尚未阐明。本项目从体外、体内实验两方面研究了syndecan-4对LECs生物学行为的影响及分子机制。首先，我们发现与正常晶状体前囊膜下LECs相比，年龄相关性白内障患者前囊膜下的LECs中syndecan-4的表达水平明显提高，这提示我们将syndecan-4作为潜在的药物靶点可能是合理、有效的选择，因此我们相应修改了实验计划。随后，我们进行了细胞实验。一方面构建了siRNA干扰syndecan-4在LECs上的表达，我们发现syndecan-4 siRNA可以抑制bFGF诱导的增殖，并且细胞周期阻滞在G1期。其作用机制可能为抑制了bFGF下游的主要信号通路PKCα, ERK1/2和 PI3K/Akt/mTOR。另一方面，syndecan-4 siRNA可以通过抑制FAK的磷酸化抑制LECs的黏附和迁移。最后，通过构建小鼠外伤性前囊膜下白内障模型，在syndecan-4基因敲除小鼠中我们验证了细胞实验的结果——下调syndecan-4可以抑制bFGF和整合素下游的信号通路，进而抑制囊膜混浊的形成。根据上述结果，我们认为下调syndecan-4可能是是抑制后发性白内障的新的有效的药物靶点。