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天津市眼科医院苑晓勇团队在前囊下型白内障上皮间质转化机制研究取得新进展
白内障是我国致盲率最高的眼部疾病。白内障的特征是晶状体结构破坏导致的晶状体混浊，如果不加以治疗，最终可能导致视力丧失。根据晶状体发生混浊的部位可将白内障分为核型、皮质型、囊下型和混合型白内障。根据晶状体上皮细胞纤维化发生的位置，纤维化性白内障可分为前囊下白内障 (anterior subcapsular cataract, ASC）和后囊混浊（posterior capsular opacification, PCO)。创伤、炎症或辐射导致纤维化混浊积聚在晶状体前囊下方，导致ASC。电镜研究发现ASC中上皮细胞活性增加，形成肌成纤维细胞样细胞和多层基底膜。PCO是白内障超声乳化与人工晶状体植入最常见的并发症之一，主要发生在白内障手术后数年内，年轻患者的发病率很高。白内障手术后，晶状体前囊膜和赤道部残留的晶状体上皮细胞增殖，迁移，转化为肌成纤维细胞表型，并在晶状体后囊上分泌大量的细胞外基质蛋白，导致PCO。纤维化性白内障的致病机制目前尚不完全清楚。先前的一项研究用RNA测序的方法检测了小鼠白内障手术后剩余晶状体上皮细胞的基因表达变化情况。结果显示，与对照组相比，术后剩余晶状体上皮细胞中的精氨酸酶-1(arginase-1, ARG1）的表达明显增加。
为解答这一重要的科学问题，天津市眼科医院苑晓勇主任医师团队构建了小鼠和人晶状体上皮细胞的ASC模型来模拟TGF-β2以及损伤导致的ASC，并使用人晶状体前囊膜样本来验证相关基因差异表达。该研究首次将ARG1确定为晶状体纤维化的促纤维化因素。敲低ARG1或药理学阻断ARG1通路可有效减少晶状体上皮细胞collagen 1A1、fibronectin和vimentin的表达以及细胞迁移。ARG1通过直接激活精氨酸酶途径促进collagen 1A1的产生，并通过减少NO的产生和增加超氧化物水平导致晶状体上皮细胞发生纤维化。ARG1抑制剂可减少小鼠晶状体上皮细胞的纤维化以及晶状体囊膜下斑块的形成。因此这一研究结构为晶状体上皮细胞纤维化相关的白内障的预防和治疗提供了新的机制。
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图1. 在ASC患者中ARG1, collagen 1A1, vimentin, fibronectin和Ki67的表达增加
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图2. 在CB-1158处理体外培养的小鼠晶状体后，晶状体上皮细胞中fibronectin, α-SMA, collagen 1A1和vimentin的表达降低
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图3. ARG1通过精氨酸酶途径促进ASC的发展
研究论著“Arginase-1 promotes lens epithelial-to-mesenchymal transition in different models of anterior subcapsular cataract”发表在期刊Cell Communication and Signaling（影响因子8.4，2023年9月18日在线发表）。
苑晓勇 主任医师
医学博士 博士生导师
天津市眼科医院白内障中心负责人
国家百千万人才工程人选，国家人力资源和社会保障部“有突出贡献中青年专家”，国务院特贴专家，中华医学会眼科学分会青年委员，天津市131创新型人才第一层次及创新团队学术带头人，天津市首届津门医学英才，首届天津名医。
供稿：白内障中心
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