角膜细胞因子网络的研究
作者：钟一声 王康孙
单位：钟一声(上海第二医科大学瑞金医院瑞金眼科中心 200025)；王康孙(上海第二医科大学瑞金医院瑞金眼科中心 200025)
关键词：角膜细胞；细胞因子；成纤维细胞
眼科新进展000146
分类号：R772 文献标识码：A
文章编号：1003-5141(2000)01-0081-04▲
信号从上皮层传递到基质层或者从基质层传递到上皮层构成了上皮-基质相互作用的基础。上皮-基质相互作用在胚胎发育[1-3]、形态发生[4-6]、伤口愈合[7，8]及肿瘤转移[9]等方面起到至关重要的作用。细胞外基质、细胞膜关联分子(cell membrane-associated mole-cules)和细胞因子(cytokine)是上皮-基质相互作用的3种主要物质，其中细胞因子在介导上皮-基质相互作用中起到特别重要的作用[10]。随着分子生物学技术在眼科领域的应用，角膜上皮-基质相互作用，特别是角膜中细胞因子的研究越来越受到眼科医生的重视，并且开始探索细胞因子与角膜伤口愈合的关系。本文就正常角膜细胞因子网络的研究作一简要介绍。
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1 角膜中细胞因子的分类
细胞因子是一类由细胞分泌并且调节靶细胞重要生物特性的蛋白质，它在诱导细胞分裂、移行和分化中起到极为重要的作用[11]。细胞因子由经典的生长因子(classic growth factor)、白细胞介素(interleukins,IL)、集落刺激因子(colony-stimulating factor,CSF)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)和干扰素(interferons,IFN)等家族成员构成。目前已发现角膜上皮细胞和成纤维细胞能合成和分泌的细胞因子有：转移生长因子α(transforming growth factor α,TGF-α)、转移生长因子β1(TGF-β1)、TGF-β2、血小板源性生长因子B(platelet-derived growth factor-B,PDGF-B)、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)、胰岛素样生长因子I(insulin-like growth factor I,IGF-I)、角质细胞生长因子(keratinocyte growth factor,KGF)、肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF)、白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor,LIF)、巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor,M-CSF)、白细胞介素1β(IL-1β)和白细胞介素8(IL-8)等[12，13]。Li等[13]根据细胞因子分泌来源及其受体分布将上述细胞因子分为4类，I类：由角膜上皮细胞分泌，而受体在成纤维细胞上，如TGF-α、IL-1β和PDGF-B；II类：由上皮细胞和成纤维细胞分泌，并且其受体在上皮细胞和成纤维细胞上，如：IGF-1、TGF-β1、TGF-β2、LIF和bFGF;Ⅲ类：由成纤维细胞分泌，而受体在上皮细胞上，如KGF和HGF；IV类：由上皮细胞和成纤维细胞分泌，而其受体在免疫细胞上，如M-CSF和IL-8。
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2 角膜细胞因子的作用方式
细胞因子的生理功能是由细胞因子受体介导的。Rocha等[12，13]认为角膜细胞因子与受体作用至少存在3种细胞因子对话方式(cytokine dialogue),即自分泌方式(autocrine fashion)、旁分泌方式(paracrine fashion)和邻分泌方式(juxtacrine fashion)。自动分泌方式是指细胞合成和分泌细胞因子，并且细胞因子与该细胞本身的受体相结合而调节细胞的生理功能，角膜上皮细胞分泌的TGF-α、IL-1β、IGF-I、TGF-β1、TGF-β2、LIF、bFGF和成纤维细胞分泌的IGF-I、TGF-β1、TGF-β2、LIF、bFGF、KGH和HGF均存在自分泌作用方式。旁分泌方式是指细胞合成和分泌细胞因子，并且该细胞因子与异种细胞表面受体相结合而调节细胞的生理功能，角膜中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类细胞因子均存在旁分泌作用方式。邻分泌方式是指细胞合成和分泌细胞因子，并且该细胞因子与邻近细胞表面受体相结合而调节细胞的生理功能，一般认为自分泌方式的细胞因子均可能存在邻分泌方式[13]。角膜细胞因子无内分泌作用方式，但可存在外分泌作用方式(exocrine fashion)，如泪腺细胞合成和分泌表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)和TGF-α，通过泪液与角膜上皮细胞和成纤维细胞表面的受体相结合而调节细胞生理功能和角膜伤口愈合[14，15]。
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3 角膜中细胞因子及受体的分布
3.1 TGF-α及其受体 Khaw等[13，16，17]通过对角膜上皮细胞和成纤维细胞进行Northern杂交，显示TGF-α mRNA表达仅见于角膜上皮细胞，大小约4.5kb。Massague[18]发现TGF-α和EGF具有部分相同核苷酸系列，因而认为它们具有相同的表皮生长因子受体(EGF-receptor,EGFR);Li等[13]发现EGFR mRNA在培养角膜上皮和成纤维细胞中均有表达，且主要表达在上皮细胞中，他们进一步用免疫荧光染色方法显示EGFR主要位于中央部角膜上皮中，并且认为TGF-α-EGFR轴介导着角膜上皮-基质相互作用。Hongo等[19]应用同位素碘标记方法检测培养兔角膜上皮细胞、成纤维细胞和内皮细胞EGFR分布情况，发现EGFR均存在于3种细胞中，并且上皮细胞和内皮细胞上具有高亲合和低亲合型EGFR，而角膜成纤维细胞上仅存在低亲合型EGFR，上皮细胞中，高亲合型EGFR数为27 900个/细胞，低亲合型受体数为13 4000个/细胞，内皮细胞高亲合型EGFR数为12 700个/细胞，低亲合型受体数为89 100个/细胞，成纤维细胞上低亲合型EGFR数为94 900个/细胞。
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3.2 IL-1β及其受体 Li等[13]在培养人角膜上皮细胞和成纤维细胞中发现仅上皮细胞表达IL-1β mRNA，其显色带位于1.6kb处。Chin等[20]发现IL-1β与IL-1α仅26%同源氨基酸系列，但它们与同一IL-1受体(IL-1 receptor,IL-1R)结合。角膜成纤维细胞和T淋巴细胞均有IL-1R mRNA表达[13]。
3.3 PDGF-B及其受体 Li等[13]在培养人角膜上皮细胞和成纤维细胞中仅发现角膜上皮细胞中有PDGF-B mRNA表达，大小约4.0kb。PDGF有2种高亲合型受体，即α和β受体，且2种受体结合成稳定的二聚物αα、αβ和ββ，分别与PDGF-AA、AB和BB结合，其中αα-R与3种PDGF均能结合，αβ-R结合PDGF-AA和BB，ββ-R仅结合PDGF-BB[21，22]。Li等发现PDGF受体β(PDGF-receptor-β,PDGFR-β)mRNA在角膜成纤维细胞中表达，而在上皮细胞中无表达[13]。Hoppenreijs等[23]发现角膜所有细胞成份中均含有PDGF受体，α-R和β-R均存在于角膜内皮细胞中，其β-R含量较多。
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3.4 IGF-Ⅰ、LIF及其受体 IGF-I mRNA在角膜上皮细胞和成纤维细胞中均有表达，但表达信号较弱，常需延长曝光时间，其显色带位于5.0kb处[13]；LIF mRNA在人角膜上皮细胞和成纤维细胞中均有表达，其片段大小分别为4.0kb和1.8kb，且从角膜中央到周边部的成纤维细胞中表达逐渐减弱。IGF-I受体mRNA亦在角膜上皮细胞和成纤维细胞中表达。
3.5 TGF-β1、TGF-β2及其受体 Wilson等[13，24]应用RT-PCR发现TGF-β1 mRNA在角膜上皮和成纤维细胞中呈强表达，其表达单一，大小约2.5kb。TGF-β1mRNA亦表达在角膜内皮细胞上[25]。目前已发现3种人TGF-β基因，分别编码TGF-β1、β2和β3，Dijke等[26]发现TGF-β1与TGF-β2和TGF-β3分别具有65%和75%的核苷酸同源系列，但Li等[13]仅发现TGF-β2 mRNA在角膜上皮和成纤维细胞中呈少量表达，显色带位于5.1kb处，而TGF-β3 mRNA无表达。TGF-β1和TGF-β2与同一TGF-β受体II(TGF-β receptor type Ⅱ,TGF-βRⅡ)相结合而发挥生物效应，TGF-βRⅡ mRNA在角膜上皮细胞和成纤维细胞中均有表达，但无TGF-β受体Ⅲ表达，认为TGF-β1—TGF-βRⅡ介导着角膜上皮-基质的相互作用[13]。
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3.6 bFGF及其受体 Wilson等[24]发现3种bFGF mRNA均在角膜上皮细胞和成纤维细胞中表达，其大小分别为7.0、4.0和1.4kb,且主要表达在角膜成纤维细胞中，上皮细胞中表达较少，而aFGF mRNA无表达。Dionne等[27]发现原癌基因flg和bek分别编码FGF受体1(FGF-receptor 1,FGFR-1)和FGF受体2(FGF-receptor 2,FGFR-2),均为aFGF和bFGF的受体。Li等[13]发现FGFR-1/flg和FGFR-2/bek mRNA在角膜成纤维细胞中明显表达，在角膜上皮细胞中仅轻微表达。
3.7 KGF、HGF及其受体 KGF和HGF mRNA仅在角膜成纤维细胞中表达，且KGF表达带位于2.4kb处，HGF表达带位于6.3、3.1和1.5kb处，从角膜中央成纤维细胞到周边部成纤维细胞KGF表达逐渐增强，而HGF表达逐渐减弱[13，28]；Wilson等[29]应用RT-PCR法发现KGF和HGF mRNA在角膜上皮细胞和成纤维细胞中均有表达。KGF和HGF在角膜上皮细胞中表达可能是由于上皮细胞取材操作过程中混有少量成纤维细胞之故[13]。
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KGF受体(KGF-receptor,KGFR)由bek基因编码，它为KGF和aFGF的受体[30]，应用RT-PCR法显示KGFR/bek mRNA在角膜上皮细胞和成纤维细胞中均有表达[13]。HGF受体(HGF-receptor,HGFR)由原癌基因c-met所编码，应用Northern杂交法显示HGFR mRNA在角膜上皮细胞和成纤维细胞中均有表达，且从角膜中央部到周边部其表达逐渐减弱[31]。
3.8 M-CSF、IL-8及其受体 Li等[13]报告4.5kb的M-CSF mRNA在角膜成纤维细胞中明显表达，上皮细胞中几乎未见表达。原癌基因fms编码M-CSF受体，M-CSF与其受体结合而产生生物效应[32]，但应用Northern杂交和RT-PCR方法在角膜成纤维细胞和上皮细胞中未能检测出M-CSF受体mRNA的表达。IL-8是炎症细胞因子，但在培养角膜上皮细胞和成纤维细胞中可见2.0kb的IL-8 mRNA表达[13]。
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4 角膜细胞因子的相互作用
机体内多种细胞因子及其受体可以互相影响、互相制约，从而构成了一个复杂的、完整的细胞因子网络，共同调节细胞和组织的正常生理和病理生理过程[33]。角膜中细胞因子网络同样存在这种复杂的网络。细胞因子及其受体可通过正向或负向作用调节着其它细胞因子及其受体的表达[19，34，35]。TGF-β1能增加角膜内皮细胞FGF的生物活性，将TGF-β1加入培养兔角膜成纤维细胞中作用24h后发现角膜成纤维细胞高亲合型EGFR数目增加约10倍，表明TGF-β1能促进培养兔角膜成纤维细胞高亲合型EGFR的表达[19，34]。EGF和TGF-α均能正向调节角膜成纤维细胞LIF和HGF mRNA的表达，而负向调节KGF和M-CSF mRNA的表达，TGF-α正向调节LIF和HGF的作用较EGF的调节作用强；TGF-α也能正向调节成纤维细胞bFGF、TGF-β1、EGFR、PDGFR-β mRNA的表达[35]。TGF-α和EGF在许多细胞中具有相同的生物学作用，且结合相同的受体EGFR[18]，但TGF-α的生物效应较EGF强，这可能是由于EGF促进EGFR变性的效应较TGF-α强[36],或者是由于EGF和TGF-α具有不同的细胞内信号之故[37]。
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PDGF-BB调节角膜成纤维细胞细胞因子的方式与TGF-α相似，其不同之处在于PDGF-BB对bFGF和LIF的正向调节和对KGF的负向调节效应较TGF-α强，且对HGF的正向调节作用时间较TGF-α晚约24h，另外，PDGF-BB还能促进IL-8 mRNA的表达[35]。
Wetzler等[38，39]报告IL-1β能促进人骨髓基质细胞和鼠成骨细胞LIF mRNA的表达，Li等[35]发现IL-1β能促进角膜成纤维细胞bFGF和LIF、HGF mRNA的表达，并且作用较TGF-α和PDGF-BB强，表明IL-1β更能激活成纤维细胞，但IL-1β不影响TGF-β1 mRNA的表达；IL-1β也能正向调节EGFR和负向调节PDGFR-β和IL-1R mRNA的表达，同时IL-1β也能增加角膜成纤维细胞IL-8和M-CSF mRNA的表达，表明IL-1β能参与炎症反应过程。角膜中I类细胞因子对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类细胞因子或受体的作用，见表1。
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表1 Ⅰ类细胞因子对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
和Ⅳ类细胞因子或受体的作用 类型
EGF
TGF-α
PDGF-BB
IL-1β
Ⅰ
EGFR
—
↑
↑
↑↑
IL-1R
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—
—
—
↓
PDGFR-β
—
↑
↑
↓
Ⅱ
bFGF
—
↑
↑↑
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↑↑
LIF
↑
↑
↑↑
↑↑
TGF-β1
—
↑
↑
—
Ⅲ
HGF
↑
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↑
↑
↑↑
KGF
↓
↓
↓↓
↑↑
Ⅳ
IL-8
—
—
↑
↑↑
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M-CSF
↓
↓
↓
↑↑
注：— 表示无作用；↑表示正向调节；↑↑表示强的正向调节；↓表示负向调节；↓↓表示强的负向调节
5 研究角膜细胞因子网络的意义
角膜损伤发生后，通过修复过程既可以恢复角膜组织正常结构和功能，又可导致角膜瘢痕形成，这是同一事物的两个方面。上皮-基质相互作用在伤口愈合过程中具有重要作用。细胞外基质、细胞膜关联分子和细胞因子参与伤口的愈合过程，并且三者之间是相互作用和相互影响的[13]。许多细胞因子相互关联，形成复杂的细胞因子网络，参与角膜伤口愈合过程的调节，因此研究角膜细胞因子网络对调节角膜伤口愈合，减少瘢痕形成具有重要意义。
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细胞因子调节着细胞外基质的产生。Keski-Oja等[40-42]报告TGF-β1通过增加Ⅰ、Ⅲ型胶原mRNA的表达而促进成纤维细胞产生Ⅰ、Ⅲ型胶原；Rhagow等[43]发现TGF-β1能促进成纤维细胞产生纤维连接蛋白。TGF-β1不仅只是促进细胞外基质的产生，同时它还通过减少蛋白酶的合成和分泌和增加蛋白酶抑制剂的合成而间接增加细胞外基质产量[44]。PDGF在伤口愈合过程中具有重要作用，Brown等[45]报告PDGF能促进成纤维细胞合成胶原。TGF-α通过TGF-α-EGFR轴调节着角膜上皮-基质的相互作用，同时TGF-α通过正向调节TGF-β1和PDGFR-β mRNA的表达而增加伤口愈合过程中细胞外基质的产生[46-48]。IL-1β通过IL-1β-IL-1R轴调节着角膜上皮-基质的相互作用，同时IL-1β通过正向调节bFGF和LIF而激活成纤维细胞参与组织修复过程。另外IL-1β正向调节成纤维细胞HGF mRNA的表达，促进损伤后角膜上皮细胞增生和成纤维细胞移行[35]。细胞因子除促进细胞外基质产生外，还调节着细胞膜关联分子的表达，Heino等[49，50]报告TGF-β1能增加细胞膜表面细胞粘合受体的表达而促进细胞与细胞外基质的粘合。
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总之，细胞因子网络的研究对探讨角膜创伤修复的确切机制及调节角膜创伤后瘢痕的形成具有重要意义。
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收稿日期：1998-06-08
修稿日期：1998-08-10, 百拇医药
单位：钟一声(上海第二医科大学瑞金医院瑞金眼科中心 200025)；王康孙(上海第二医科大学瑞金医院瑞金眼科中心 200025)
关键词：角膜细胞；细胞因子；成纤维细胞
眼科新进展000146
分类号：R772 文献标识码：A
文章编号：1003-5141(2000)01-0081-04▲
信号从上皮层传递到基质层或者从基质层传递到上皮层构成了上皮-基质相互作用的基础。上皮-基质相互作用在胚胎发育[1-3]、形态发生[4-6]、伤口愈合[7，8]及肿瘤转移[9]等方面起到至关重要的作用。细胞外基质、细胞膜关联分子(cell membrane-associated mole-cules)和细胞因子(cytokine)是上皮-基质相互作用的3种主要物质，其中细胞因子在介导上皮-基质相互作用中起到特别重要的作用[10]。随着分子生物学技术在眼科领域的应用，角膜上皮-基质相互作用，特别是角膜中细胞因子的研究越来越受到眼科医生的重视，并且开始探索细胞因子与角膜伤口愈合的关系。本文就正常角膜细胞因子网络的研究作一简要介绍。
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1 角膜中细胞因子的分类
细胞因子是一类由细胞分泌并且调节靶细胞重要生物特性的蛋白质，它在诱导细胞分裂、移行和分化中起到极为重要的作用[11]。细胞因子由经典的生长因子(classic growth factor)、白细胞介素(interleukins,IL)、集落刺激因子(colony-stimulating factor,CSF)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)和干扰素(interferons,IFN)等家族成员构成。目前已发现角膜上皮细胞和成纤维细胞能合成和分泌的细胞因子有：转移生长因子α(transforming growth factor α,TGF-α)、转移生长因子β1(TGF-β1)、TGF-β2、血小板源性生长因子B(platelet-derived growth factor-B,PDGF-B)、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)、胰岛素样生长因子I(insulin-like growth factor I,IGF-I)、角质细胞生长因子(keratinocyte growth factor,KGF)、肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF)、白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor,LIF)、巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor,M-CSF)、白细胞介素1β(IL-1β)和白细胞介素8(IL-8)等[12，13]。Li等[13]根据细胞因子分泌来源及其受体分布将上述细胞因子分为4类，I类：由角膜上皮细胞分泌，而受体在成纤维细胞上，如TGF-α、IL-1β和PDGF-B；II类：由上皮细胞和成纤维细胞分泌，并且其受体在上皮细胞和成纤维细胞上，如：IGF-1、TGF-β1、TGF-β2、LIF和bFGF;Ⅲ类：由成纤维细胞分泌，而受体在上皮细胞上，如KGF和HGF；IV类：由上皮细胞和成纤维细胞分泌，而其受体在免疫细胞上，如M-CSF和IL-8。
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2 角膜细胞因子的作用方式
细胞因子的生理功能是由细胞因子受体介导的。Rocha等[12，13]认为角膜细胞因子与受体作用至少存在3种细胞因子对话方式(cytokine dialogue),即自分泌方式(autocrine fashion)、旁分泌方式(paracrine fashion)和邻分泌方式(juxtacrine fashion)。自动分泌方式是指细胞合成和分泌细胞因子，并且细胞因子与该细胞本身的受体相结合而调节细胞的生理功能，角膜上皮细胞分泌的TGF-α、IL-1β、IGF-I、TGF-β1、TGF-β2、LIF、bFGF和成纤维细胞分泌的IGF-I、TGF-β1、TGF-β2、LIF、bFGF、KGH和HGF均存在自分泌作用方式。旁分泌方式是指细胞合成和分泌细胞因子，并且该细胞因子与异种细胞表面受体相结合而调节细胞的生理功能，角膜中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类细胞因子均存在旁分泌作用方式。邻分泌方式是指细胞合成和分泌细胞因子，并且该细胞因子与邻近细胞表面受体相结合而调节细胞的生理功能，一般认为自分泌方式的细胞因子均可能存在邻分泌方式[13]。角膜细胞因子无内分泌作用方式，但可存在外分泌作用方式(exocrine fashion)，如泪腺细胞合成和分泌表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)和TGF-α，通过泪液与角膜上皮细胞和成纤维细胞表面的受体相结合而调节细胞生理功能和角膜伤口愈合[14，15]。
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3 角膜中细胞因子及受体的分布
3.1 TGF-α及其受体 Khaw等[13，16，17]通过对角膜上皮细胞和成纤维细胞进行Northern杂交，显示TGF-α mRNA表达仅见于角膜上皮细胞，大小约4.5kb。Massague[18]发现TGF-α和EGF具有部分相同核苷酸系列，因而认为它们具有相同的表皮生长因子受体(EGF-receptor,EGFR);Li等[13]发现EGFR mRNA在培养角膜上皮和成纤维细胞中均有表达，且主要表达在上皮细胞中，他们进一步用免疫荧光染色方法显示EGFR主要位于中央部角膜上皮中，并且认为TGF-α-EGFR轴介导着角膜上皮-基质相互作用。Hongo等[19]应用同位素碘标记方法检测培养兔角膜上皮细胞、成纤维细胞和内皮细胞EGFR分布情况，发现EGFR均存在于3种细胞中，并且上皮细胞和内皮细胞上具有高亲合和低亲合型EGFR，而角膜成纤维细胞上仅存在低亲合型EGFR，上皮细胞中，高亲合型EGFR数为27 900个/细胞，低亲合型受体数为13 4000个/细胞，内皮细胞高亲合型EGFR数为12 700个/细胞，低亲合型受体数为89 100个/细胞，成纤维细胞上低亲合型EGFR数为94 900个/细胞。
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3.2 IL-1β及其受体 Li等[13]在培养人角膜上皮细胞和成纤维细胞中发现仅上皮细胞表达IL-1β mRNA，其显色带位于1.6kb处。Chin等[20]发现IL-1β与IL-1α仅26%同源氨基酸系列，但它们与同一IL-1受体(IL-1 receptor,IL-1R)结合。角膜成纤维细胞和T淋巴细胞均有IL-1R mRNA表达[13]。
3.3 PDGF-B及其受体 Li等[13]在培养人角膜上皮细胞和成纤维细胞中仅发现角膜上皮细胞中有PDGF-B mRNA表达，大小约4.0kb。PDGF有2种高亲合型受体，即α和β受体，且2种受体结合成稳定的二聚物αα、αβ和ββ，分别与PDGF-AA、AB和BB结合，其中αα-R与3种PDGF均能结合，αβ-R结合PDGF-AA和BB，ββ-R仅结合PDGF-BB[21，22]。Li等发现PDGF受体β(PDGF-receptor-β,PDGFR-β)mRNA在角膜成纤维细胞中表达，而在上皮细胞中无表达[13]。Hoppenreijs等[23]发现角膜所有细胞成份中均含有PDGF受体，α-R和β-R均存在于角膜内皮细胞中，其β-R含量较多。
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3.4 IGF-Ⅰ、LIF及其受体 IGF-I mRNA在角膜上皮细胞和成纤维细胞中均有表达，但表达信号较弱，常需延长曝光时间，其显色带位于5.0kb处[13]；LIF mRNA在人角膜上皮细胞和成纤维细胞中均有表达，其片段大小分别为4.0kb和1.8kb，且从角膜中央到周边部的成纤维细胞中表达逐渐减弱。IGF-I受体mRNA亦在角膜上皮细胞和成纤维细胞中表达。
3.5 TGF-β1、TGF-β2及其受体 Wilson等[13，24]应用RT-PCR发现TGF-β1 mRNA在角膜上皮和成纤维细胞中呈强表达，其表达单一，大小约2.5kb。TGF-β1mRNA亦表达在角膜内皮细胞上[25]。目前已发现3种人TGF-β基因，分别编码TGF-β1、β2和β3，Dijke等[26]发现TGF-β1与TGF-β2和TGF-β3分别具有65%和75%的核苷酸同源系列，但Li等[13]仅发现TGF-β2 mRNA在角膜上皮和成纤维细胞中呈少量表达，显色带位于5.1kb处，而TGF-β3 mRNA无表达。TGF-β1和TGF-β2与同一TGF-β受体II(TGF-β receptor type Ⅱ,TGF-βRⅡ)相结合而发挥生物效应，TGF-βRⅡ mRNA在角膜上皮细胞和成纤维细胞中均有表达，但无TGF-β受体Ⅲ表达，认为TGF-β1—TGF-βRⅡ介导着角膜上皮-基质的相互作用[13]。
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3.6 bFGF及其受体 Wilson等[24]发现3种bFGF mRNA均在角膜上皮细胞和成纤维细胞中表达，其大小分别为7.0、4.0和1.4kb,且主要表达在角膜成纤维细胞中，上皮细胞中表达较少，而aFGF mRNA无表达。Dionne等[27]发现原癌基因flg和bek分别编码FGF受体1(FGF-receptor 1,FGFR-1)和FGF受体2(FGF-receptor 2,FGFR-2),均为aFGF和bFGF的受体。Li等[13]发现FGFR-1/flg和FGFR-2/bek mRNA在角膜成纤维细胞中明显表达，在角膜上皮细胞中仅轻微表达。
3.7 KGF、HGF及其受体 KGF和HGF mRNA仅在角膜成纤维细胞中表达，且KGF表达带位于2.4kb处，HGF表达带位于6.3、3.1和1.5kb处，从角膜中央成纤维细胞到周边部成纤维细胞KGF表达逐渐增强，而HGF表达逐渐减弱[13，28]；Wilson等[29]应用RT-PCR法发现KGF和HGF mRNA在角膜上皮细胞和成纤维细胞中均有表达。KGF和HGF在角膜上皮细胞中表达可能是由于上皮细胞取材操作过程中混有少量成纤维细胞之故[13]。
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KGF受体(KGF-receptor,KGFR)由bek基因编码，它为KGF和aFGF的受体[30]，应用RT-PCR法显示KGFR/bek mRNA在角膜上皮细胞和成纤维细胞中均有表达[13]。HGF受体(HGF-receptor,HGFR)由原癌基因c-met所编码，应用Northern杂交法显示HGFR mRNA在角膜上皮细胞和成纤维细胞中均有表达，且从角膜中央部到周边部其表达逐渐减弱[31]。
3.8 M-CSF、IL-8及其受体 Li等[13]报告4.5kb的M-CSF mRNA在角膜成纤维细胞中明显表达，上皮细胞中几乎未见表达。原癌基因fms编码M-CSF受体，M-CSF与其受体结合而产生生物效应[32]，但应用Northern杂交和RT-PCR方法在角膜成纤维细胞和上皮细胞中未能检测出M-CSF受体mRNA的表达。IL-8是炎症细胞因子，但在培养角膜上皮细胞和成纤维细胞中可见2.0kb的IL-8 mRNA表达[13]。
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4 角膜细胞因子的相互作用
机体内多种细胞因子及其受体可以互相影响、互相制约，从而构成了一个复杂的、完整的细胞因子网络，共同调节细胞和组织的正常生理和病理生理过程[33]。角膜中细胞因子网络同样存在这种复杂的网络。细胞因子及其受体可通过正向或负向作用调节着其它细胞因子及其受体的表达[19，34，35]。TGF-β1能增加角膜内皮细胞FGF的生物活性，将TGF-β1加入培养兔角膜成纤维细胞中作用24h后发现角膜成纤维细胞高亲合型EGFR数目增加约10倍，表明TGF-β1能促进培养兔角膜成纤维细胞高亲合型EGFR的表达[19，34]。EGF和TGF-α均能正向调节角膜成纤维细胞LIF和HGF mRNA的表达，而负向调节KGF和M-CSF mRNA的表达，TGF-α正向调节LIF和HGF的作用较EGF的调节作用强；TGF-α也能正向调节成纤维细胞bFGF、TGF-β1、EGFR、PDGFR-β mRNA的表达[35]。TGF-α和EGF在许多细胞中具有相同的生物学作用，且结合相同的受体EGFR[18]，但TGF-α的生物效应较EGF强，这可能是由于EGF促进EGFR变性的效应较TGF-α强[36],或者是由于EGF和TGF-α具有不同的细胞内信号之故[37]。
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PDGF-BB调节角膜成纤维细胞细胞因子的方式与TGF-α相似，其不同之处在于PDGF-BB对bFGF和LIF的正向调节和对KGF的负向调节效应较TGF-α强，且对HGF的正向调节作用时间较TGF-α晚约24h，另外，PDGF-BB还能促进IL-8 mRNA的表达[35]。
Wetzler等[38，39]报告IL-1β能促进人骨髓基质细胞和鼠成骨细胞LIF mRNA的表达，Li等[35]发现IL-1β能促进角膜成纤维细胞bFGF和LIF、HGF mRNA的表达，并且作用较TGF-α和PDGF-BB强，表明IL-1β更能激活成纤维细胞，但IL-1β不影响TGF-β1 mRNA的表达；IL-1β也能正向调节EGFR和负向调节PDGFR-β和IL-1R mRNA的表达，同时IL-1β也能增加角膜成纤维细胞IL-8和M-CSF mRNA的表达，表明IL-1β能参与炎症反应过程。角膜中I类细胞因子对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类细胞因子或受体的作用，见表1。
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表1 Ⅰ类细胞因子对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
和Ⅳ类细胞因子或受体的作用 类型
EGF
TGF-α
PDGF-BB
IL-1β
Ⅰ
EGFR
—
↑
↑
↑↑
IL-1R
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—
—
—
↓
PDGFR-β
—
↑
↑
↓
Ⅱ
bFGF
—
↑
↑↑
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↑↑
LIF
↑
↑
↑↑
↑↑
TGF-β1
—
↑
↑
—
Ⅲ
HGF
↑
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↑
↑
↑↑
KGF
↓
↓
↓↓
↑↑
Ⅳ
IL-8
—
—
↑
↑↑
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M-CSF
↓
↓
↓
↑↑
注：— 表示无作用；↑表示正向调节；↑↑表示强的正向调节；↓表示负向调节；↓↓表示强的负向调节
5 研究角膜细胞因子网络的意义
角膜损伤发生后，通过修复过程既可以恢复角膜组织正常结构和功能，又可导致角膜瘢痕形成，这是同一事物的两个方面。上皮-基质相互作用在伤口愈合过程中具有重要作用。细胞外基质、细胞膜关联分子和细胞因子参与伤口的愈合过程，并且三者之间是相互作用和相互影响的[13]。许多细胞因子相互关联，形成复杂的细胞因子网络，参与角膜伤口愈合过程的调节，因此研究角膜细胞因子网络对调节角膜伤口愈合，减少瘢痕形成具有重要意义。
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细胞因子调节着细胞外基质的产生。Keski-Oja等[40-42]报告TGF-β1通过增加Ⅰ、Ⅲ型胶原mRNA的表达而促进成纤维细胞产生Ⅰ、Ⅲ型胶原；Rhagow等[43]发现TGF-β1能促进成纤维细胞产生纤维连接蛋白。TGF-β1不仅只是促进细胞外基质的产生，同时它还通过减少蛋白酶的合成和分泌和增加蛋白酶抑制剂的合成而间接增加细胞外基质产量[44]。PDGF在伤口愈合过程中具有重要作用，Brown等[45]报告PDGF能促进成纤维细胞合成胶原。TGF-α通过TGF-α-EGFR轴调节着角膜上皮-基质的相互作用，同时TGF-α通过正向调节TGF-β1和PDGFR-β mRNA的表达而增加伤口愈合过程中细胞外基质的产生[46-48]。IL-1β通过IL-1β-IL-1R轴调节着角膜上皮-基质的相互作用，同时IL-1β通过正向调节bFGF和LIF而激活成纤维细胞参与组织修复过程。另外IL-1β正向调节成纤维细胞HGF mRNA的表达，促进损伤后角膜上皮细胞增生和成纤维细胞移行[35]。细胞因子除促进细胞外基质产生外，还调节着细胞膜关联分子的表达，Heino等[49，50]报告TGF-β1能增加细胞膜表面细胞粘合受体的表达而促进细胞与细胞外基质的粘合。
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总之，细胞因子网络的研究对探讨角膜创伤修复的确切机制及调节角膜创伤后瘢痕的形成具有重要意义。
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收稿日期：1998-06-08
修稿日期：1998-08-10, 百拇医药