持续性炎症和泪液高渗因素影响角膜缘干细胞移植效果的机制及其干预研究

Autologous or allogeneic limbal transplantation or cultured limbal stem cell transplantation is the main therapeutic treatment for limbal stem cell deficiency, which was impaired by persistent inflammation and dry eye. Our preliminary studies found that IL-1 and other inflammatory factors suppressed temporarily the function of limbal stem cells, and they could recover quickly if removing the treatments. However, the cells assumed the arrested cell cycle, apoptosis or even necrosis under high osmotic conditions mimic dry eye, and they cannot recover in a short period. Based on this, this project intends to study (1) Effects and mechanism of persistent inflammation and tear hypertonic factors on the epithelial repair, inhibition of neovascularization and inflammation, (2) Screening and validation of small molecule compounds exerts protective effect on the transplanted limbal stem cells, (3) Effects of pretreatment with small molecules on the therapy of limbal stem cell transplantation through cell experiments and animal studies. This program is to provide new theoretical support and intervention, expand the clinical application of limbal stem cell transplantation for ocular surface reconstruction.

自体或异体角膜缘移植、培养的角膜缘干细胞移植是目前治疗角膜缘干细胞缺乏症的主要方法，但持续性炎症和干眼是影响其临床治疗效果的关键因素。本课题组前期研究发现，IL-1等炎性因子可暂时抑制角膜缘干细胞的功能，一旦去除可快速回复；但在模拟干眼环境的高渗透压条件下，干细胞表现为细胞周期的长期阻滞、凋亡甚至坏死，且短时间难以回复。基于此，本课题拟进一步研究：① 持续性炎症和泪液高渗因素对角膜缘干细胞促进上皮修复、抑制新生血管和炎症等功能的影响及其机制，② 筛选验证小分子化合物对移植角膜缘干细胞的保护作用，③ 通过细胞实验和动物实验研究预处理干细胞对角膜缘组织和角膜缘干细胞移植治疗效果的影响，为拓展角膜缘干细胞移植重建眼表的临床应用提供新的理论支持和干预手段。

自体或异体角膜缘移植、培养的角膜缘干细胞移植是目前治疗角膜缘干细胞缺乏的主要方法，持续性炎症和干眼是影响其临床治疗效果的关键因素。另外临床上还存在以下问题：供体细胞供应不足、异体排斥、糖尿病患者上皮难于修复等问题。患者自体口腔粘膜干细胞可作为角膜缘干细胞的替代品，用于缘干细胞缺乏症患者的眼表修复，但往往存在上皮不易愈合的问题。基于此，本课题主要研究了以下内容：（1）炎症因子和干眼高渗因素对角膜上皮干细胞的影响；（2）高渗环境对角膜上皮干细胞凋亡的影响及P物质对其的保护作用研究；（3）口腔粘膜干细胞与角膜缘干细胞的比较研究；（4）P物质对糖尿病角膜上皮损伤修复的影响及机制研究。本课题研究结果表明：（1）炎症因子和干眼高渗均能抑制角膜上皮干细胞的克隆形成能力、促进干细胞分化，但高渗环境更能引起细胞周期阻滞、促进凋亡，导致高渗处理的细胞更难以回复至正常活性。炎症因子能引起角膜上皮细胞衰老相关分子p16表达的显著上调，p16ink4a缺失小鼠角膜上皮刮除后，上皮再生能力更强，stat3信号的活化可能在其中起到重要调控作用。（2）高糖引起的高渗能引起角膜上皮干细胞凋亡，而P物质能够通过NK-1 R活化Akt及平衡细胞内氧化还原水平来保护角膜上皮细胞免受高糖诱导的凋亡损伤。（3）与角膜缘干细胞相比，口腔粘膜干细胞的细胞紧密连接、间隙连接、细胞外基质-受体相互作用、细胞粘附分子、以及抗氧化相关分子的表达下降，提示可能是口腔粘膜干细胞相对于角膜缘干细胞细胞连接、粘附能力及抗氧化能力较差，导致移植后上皮不易愈合。（4）SP-NK-1受体信号对于维持角膜上皮稳定性起着关键作用，SP是通过NK-1受体途径重新活化Akt、EGFR和Sirt1，改善线粒体功能，并增强ROS清除能力来促进糖尿病角膜上皮损伤修复的。本课题的研究结果对于临床眼表损伤的修复提供了一定的理论参考和干预依据。