侯璐璐，黃一飛

（1.解放軍總醫(yī)院眼科，北京 100853；2.吉林大學第一醫(yī)院眼科中心，吉林長春 130021）

胚胎干細胞向體表外胚層及角膜上皮細胞分化過程中信號通路的調(diào)節(jié)

侯璐璐1，2，黃一飛1

（1.解放軍總醫(yī)院眼科，北京 100853；2.吉林大學第一醫(yī)院眼科中心，吉林長春 130021）

干細胞泛指體外具有自我更新和多向或定向分化潛能的細胞，胚胎干細胞則可被誘導分化形成內(nèi)胚層、中胚層及外胚層來源的200余種不同細胞。角膜上皮細胞來源于胚胎發(fā)育時期的表皮外胚層。臨床上嚴重、廣泛的眼表損傷，需要具有增殖能力的角膜上皮細胞修復損傷。利用體內(nèi)外研究體系模擬體內(nèi)胚胎發(fā)育及組織環(huán)境，闡明具有生物活性的角膜上皮細胞的發(fā)育過程，為再生醫(yī)學提供依據(jù)，是近年來研究的熱點之一。本文介紹了Notch、Wnt、骨形態(tài)發(fā)生蛋白及成纖維生長因子等調(diào)控表皮外胚層發(fā)育及與角膜上皮細胞分化相關的信號通路，以既往實驗研究為基礎，就各信號通路調(diào)控的機制及主要調(diào)控因子進行綜述。

胚胎干細胞；外胚層；角膜上皮細胞；信號通路

干細胞泛指具有自我更新能力或多向及定向分化潛能的細胞［1］。干細胞按照分化階段分為胚胎干細胞（embryonic stem cells，ESC）及成體干細胞。ESC是來源于早期胚胎階段未分化的內(nèi)細胞團中的干細胞，屬于全能干細胞，可分化形成內(nèi)胚層、中胚層、外胚層，在體外經(jīng)不同條件的誘導分化，可發(fā)育成為人體的220種細胞。成體干細胞是存在于已分化組織中的未分化細胞，此類細胞能自我更新，定向分化成為組成該組織的細胞。在有機體整個生命過程中，都可通過成體干細胞實現(xiàn)該類型損傷組織器官的修復或替代［2］。

早期ESC領域相關實驗多以小鼠ESC作為研究對象，種屬差異性限制了研究結(jié)果在臨床的應用。近年來，以再生醫(yī)學為基礎，誘導人ESC向內(nèi)胚層、中胚層、外胚層分化的相關研究逐漸增多，為臨床疾病的治療提供了一定的指導。

基于人ESC的實驗研究發(fā)現(xiàn)，Wnt3a與激活素A（activin A）共同作用，可促進人ESC向限定性內(nèi)胚層細胞分化［3］，高水平的激活素/Nodal信號通路可有效誘導小鼠ESC向內(nèi)胚層方向分化。通過上調(diào)小鼠血管內(nèi)皮細胞生長因子受體2/Flk-1及血小板衍生生長因子受體通路，可誘導ESC向中胚層細胞分化，形成造血細胞、血管、心肌和骨骼肌等組織結(jié)構(gòu)［4］。外胚層由神經(jīng)外胚層及表皮外胚層共同組成。神經(jīng)外胚層可分化為神經(jīng)板，進一步分化為中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)及視網(wǎng)膜。以人ESC為研究對象，利用γ-分泌酶抑制劑DAPT，Wnt抑制劑IWR1e，Hedgehog信號通路激動劑SAG，肝糖原合成激酶3β受體選擇性抑制劑CHIR99021和Rho相關卷曲蛋白形成絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶（Rho associated coiled protein serine threonine protein kinase，ROCK）特異性抑制劑Y-27632等小分子化合物，通過抑制Wnt，Notch，轉(zhuǎn)化生長因子β（trans?forming growth factor-β，TGF-β）和ROCK等信號通路，誘導形成視杯及分層視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)也有相關報道［5］。但誘導ESC向體表外胚層器官分化，特別是向角膜上皮樣細胞方向分化，卻鮮有文獻報道。這可能是由于角膜上皮出現(xiàn)于胚胎發(fā)育晚期，分化發(fā)育機制復雜，涉及信號通路較多，相關信號通路具體調(diào)節(jié)機制目前尚不明確。

角膜上皮細胞來源于第5～6周胚胎的表皮外胚層。人胚9 mm時，晶狀體泡從體表外胚層完全分離出來，晶狀體泡表面的上皮相互融合，形成了一層立方狀的上皮，其后分化成為角膜上皮。隨著胚胎不斷發(fā)育，胚眼也不斷發(fā)育完善，角膜上皮細胞逐步分化，形成完整的各層結(jié)構(gòu)。

角膜上皮細胞在發(fā)育過程中受到多種調(diào)控因素的共同調(diào)節(jié)，主要涉及的信號通路包括Notch信號通路、Wnt信號通路、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone mor?phogenetic protein，BMP）信號通路和堿性成纖維生長因子（basic fibroblast growth factor，b-FGF）信號通路等。一些基因如pax6和p63等在角膜上皮細胞的發(fā)育過程中也發(fā)揮重要作用。

1 Notch信號通路與表皮外胚層及角膜上皮細胞發(fā)育的關系

1.1 Notch信號通路

Notch信號通路調(diào)節(jié)細胞發(fā)育過程中眾多細胞程序［6］，是決定細胞分化命運的重要通路。Notch在無脊椎動物和脊椎動物中都有表達，家族成員結(jié)構(gòu)具有高度保守性［7］，調(diào)節(jié)包括干細胞在內(nèi)的多種細胞的分化、增殖及凋亡，同時也參與調(diào)控細胞黏附和遷移等細胞間相互作用［8-10］，最終影響形態(tài)發(fā)生及組織器官形成。Notch基因最初是在果蠅體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的，其部分功能缺失可導致果蠅翅緣出現(xiàn)缺口，因而得名。Notch受體為相對分子質(zhì)量約30 000的Ⅰ型膜蛋白，在嚙齒類動物和人中分為4種［11-13］，其中Notch1和Notch2在結(jié)構(gòu)上具有高度同源性，Notch3和Notch4在細胞內(nèi)和細胞外結(jié)構(gòu)域上與Notch1和Notcht2不同。Notch配體也為Ⅰ型跨膜蛋白，在哺乳動物中，其配體包括Delta樣分子、Jagged樣分子。Delta1，Jagged1和Jag?ged2是Notch1-3受體的特異性配體［14-15］。經(jīng)典的Notch信號通路也稱為C啟動子結(jié)合因子-1/重組信號結(jié)合蛋白Jκ（C-promoter binding factor-1/re?combination signal binding protein-Jκ，CBF-1/ RBP-Jκ）依賴途徑［1］。CBF-1/RBP-Jκ本身為轉(zhuǎn)錄抑制因子，Notch信號通路激活后與CBF-1/RBP-Jκ結(jié)合，激活下游基因的轉(zhuǎn)錄。

1.2 Notch信號通路調(diào)節(jié)體表外胚層及角膜上皮細胞的發(fā)育分化

在體表外胚層分化形成角化細胞的過程中，Notch信號通路是關鍵的誘導分化因素［17］。在小鼠ESC及人ESC體外培養(yǎng)實驗中，Notch信號通路先于p63基因在外胚層祖細胞表達前被激活［18］。p63基因在具有高度增生能力的上皮細胞中高度表達，如干細胞缺乏p63基因,其增殖能力會明顯下降。p63基因先于K14表達于外胚層發(fā)育過程中，也是復層上皮細胞得以不斷增殖的關鍵基因和重要決定因素［19］。無論是人還是小鼠ESC，在基因水平上抑制Notch信號通路，會提高外胚層發(fā)育過程中p63基因的表達水平。通過BMP-4及血清誘導ESC向表皮外胚層、角化細胞方向分化，檢測p63的表達水平可發(fā)現(xiàn)，p63先于K14表達于誘導分化過程中。同時，在表皮發(fā)育過程中，Notch信號通路被抑制，這種抑制保證了體表外胚層發(fā)育過程中p63的表達。通過抑制Notch信號通路，可誘導p63的表達，同時激活BMP-4信號通路，后者與表達水平上調(diào)的p63協(xié)同作用，誘導小鼠ESC向角化細胞方向分化。相反，如激活Notch信號通路，則會抑制p63表達。外胚層祖細胞中p63表達受抑制，則會誘導細胞最終分化成為肌肉、神經(jīng)或肝細胞。在探究Notch信號通路對角膜上皮細胞分化與增殖影響的研究中，分別抑制和激活Notch通路的表達后，使用免疫熒光標記Notch1，Notch2，Delta1以及Jag?ged1，同時檢測其基因和蛋白表達；通過檢測Ki67和CK3的表達，印證了角膜上皮細胞的分化與增殖與Notch信號通路的關系。當γ-分泌酶抑制Notch信號通路后，Notch1和Notch2表達下調(diào)，引起Ki67表達減少和CK3表達上升；通過Jagged1激活Notch信號通路則可上調(diào)Notch1和Notch2活性蛋白的表達，同時上調(diào)了Ki67表達，下調(diào)了CK3的表達。在3D培養(yǎng)體系中，γ-分泌酶不會對Ki67和CI3表達產(chǎn)生影響，Jagged1卻仍能引起CK3表達的下調(diào)。該研究說明，抑制Notch信號通路可抑制上皮細胞增殖，促進向終末角膜上皮細胞的分化；激活Notch信號通路則會促進上皮細胞增殖，但卻抑制了向終末上皮細胞方向的分化［20］。有文獻報道，在小鼠角膜上皮細胞發(fā)育過程中，Notch信號通路的激活與其增殖水平呈現(xiàn)負相關趨勢。該實驗研究還證實，中央?yún)^(qū)角膜上皮細胞Notch信號通路要比角膜緣處活躍，這就進一步說明和角膜緣區(qū)相比，中央?yún)^(qū)角膜上皮細胞具有更強的持續(xù)分化能力，但增殖能力稍弱［21］。另一項探究Notch通路激活后對角膜上皮細胞增殖及角膜創(chuàng)傷修復的實驗，利用過度表達激活Notch1信號〔Notch的活化形式，Notch細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域（Notch intracellular domain，NICD）〕的轉(zhuǎn)基因小鼠。結(jié)果證實，該轉(zhuǎn)基因小鼠角膜上皮細胞的發(fā)育分化與野生型相比并無顯著差異，但NICD表達卻可促進損傷角膜上皮的愈合，NICD的過度表達改變了損傷后角膜上皮細胞增殖修復的動力學。在野生型小鼠中，角膜上皮細胞損傷后Notch1的表達明顯激活上調(diào)，同時伴角膜上皮細胞增殖能力的增強［22］。在角膜上皮細胞損傷修復的過程中，通過DAPT或shRNA抑制Notch信號通路的表達則能增強細胞的遷移能力［23］。

在不同的實驗設計中，Notch信號通路都對角膜上皮細胞的分化和增殖具有不同程度的影響［20-23］。在胚胎發(fā)育過程和角膜上皮細胞損傷修復過程中，Notch通路對角膜上皮細胞增殖和分化的影響并不完全相同，推測這種差異的出現(xiàn)，可能是由于角膜上皮細胞損傷修復過程與角膜上皮細胞胚胎發(fā)育過程并不完全相同。在胚胎發(fā)育過程不同階段，Notch信號通路可能對角膜上皮細胞的發(fā)育產(chǎn)生不同的影響，其確切的作用機制需進一步研究驗證。

2 Wnt信號通路與表皮外胚層及角膜上皮細胞分化的關系

2.1 Wnt信號通路

Wnt信號通路最初于1982年發(fā)現(xiàn)于乳腺癌小鼠中，此基因激活依賴小鼠乳腺癌相關病毒基因的插入。隨后研究發(fā)現(xiàn)，Wnt基因編碼的Wnt蛋白可啟動細胞內(nèi)信號傳遞轉(zhuǎn)導途徑，產(chǎn)生生長刺激信號，參與不同的發(fā)育過程如細胞分化、細胞移行以及決定細胞命運的增殖等。即Wnt信號通路組成繁雜，形成復雜的信號網(wǎng)絡。目前研究認為，Wnt信號通路至少包括3個分支，即Wnt（Wnt/β-環(huán)聯(lián)蛋白）、Wnt/PCP-JNK和Wnt/Ca2+通路［24］。經(jīng)典的Wnt/β-環(huán)聯(lián)蛋白信號通路激活細胞核內(nèi)靶細胞的表達。Wnt蛋白通過分泌型卷曲相關蛋白家族（se?creted frizzled-related proteins family，SFRP）結(jié)合后的一系列反應，觸發(fā)細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導，引起β-環(huán)聯(lián)蛋白在胞漿中聚集，入核后引發(fā)級聯(lián)反應過程。TCF4是眾多調(diào)控Wnt/β-環(huán)聯(lián)蛋白信號通路的轉(zhuǎn)錄因子中的一種，β-環(huán)聯(lián)蛋白濃度的增加可抑制ESC向三胚層分化，維持其干細胞特性［24］。因此，Wnt信號通路與角膜上皮干細胞以及角膜緣干細胞具有密切的關系。

2.2 Wnt信號通路調(diào)節(jié)體表外胚層及角膜上皮細胞的發(fā)育分化

轉(zhuǎn)錄因子4（transcription factor 4，TCF4）作為Wnt信號通路中一個重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，在維持干細胞特性的過程中具有十分重要的作用。近期一項實驗研究表明，TCF4主要表達于角膜緣上皮細胞的基底膜層，角膜上皮干細胞也集中表達于此區(qū)域。三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白G亞家族成員2（ATP-binding cassette sub-family G member 2， ABCG2）和p63作為角膜上皮干/祖細胞的重要標志物，與TCF4的表達具有很強的相關性。以上實驗結(jié)果進一步表明Wnt信號通路在角膜上皮發(fā)育，尤其是角膜上皮干細胞及祖細胞分化發(fā)育過程中，發(fā)揮重要的調(diào)控作用［24］。另一項關于Wnt/β-環(huán)聯(lián)蛋白信號通路調(diào)節(jié)角膜上皮干細胞、祖細胞分化的實驗證實，Wnt2，Wnt6，Wnt11，Wnt16b和其他4種Wnt抑制物特異性地表達于角膜緣區(qū)域，而Wnt3，Wnt7a，Wnt7b以及Wnt10a在角膜中央?yún)^(qū)上皮高度表達。Wnt/β-環(huán)聯(lián)蛋白信號通路的激活可上調(diào)角膜上皮干細胞、祖細胞的增殖能力，使其祖細胞標記ΔNp63α表達上調(diào)，而角膜分化成熟的標志性標記物K12表達下調(diào)［25］。TCF4與β-環(huán)聯(lián)蛋白結(jié)合，作用于Wnt信號通路的某些基因如存活蛋白（survivin），調(diào)控細胞功能。存活蛋白基因的表達已被證實與細胞的“干細胞”特性密切相關，因此三者在角膜上皮祖細胞中高表達證明TCF4對于維持人角膜上皮祖細胞的增殖能力具有重要的作用［26］。在角膜上皮細胞分化發(fā)育過程中，Wnt信號通路也是小分子化合物作用的重要靶點。Wnt抑制劑小分子化合物IWR1e，可誘導人ESC向神經(jīng)外胚層方向分化，形成具有視杯樣結(jié)構(gòu)及復層視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)的組織［5］。另一種Wnt信號通路抑制劑小分子化合物IWP-2，通過選擇性抑制Porcn介導的Wnt棕櫚?；饔?，抑制Wnt信號通路及其分泌。IWP-2一般不影響Wnt/β-環(huán)聯(lián)蛋白信號通路，也不影響對Wnt信號刺激的細胞反應，具有抑制向神經(jīng)外胚層方向分化，并增加向表皮外胚層方向分化的細胞比例的作用［27］。有文獻報道，利用IWP-2結(jié)合其他小分子化合物，可誘導人ESC來源的多能干細胞向角膜上皮樣細胞方向分化［28］。

研究表明，Wnt信號通路的激活可促進角膜上皮干細胞及祖細胞的增殖和分化，其后抑制Wnt信號通路中某些調(diào)控位點，則可抑制其向神經(jīng)外胚層分化，促進其向表皮外胚層及角膜上皮細胞方向分化。抑制不同的信號通路作用位點會產(chǎn)生不同的誘導作用。

3 BMP信號通路在表皮外胚層及角膜上皮細胞分化發(fā)育中的作用

3.1 BMP信號通路

BMP是TGF-β超家族的成員。BMP最早發(fā)現(xiàn)于骨骼系統(tǒng)的發(fā)育形成過程中。TGF超家族整合了TGF-β和BMP信號通路，以及Nodal和存活蛋白配體的信號轉(zhuǎn)導，最終通過Smad家族，整合至Smad4分子上。BMP可作為分泌信號，調(diào)節(jié)外胚層頂嵴功能，與機體整個發(fā)育過程密切相關［29］。BMP有2類受體，Ⅰ型受體包括BMPRIA（ALK3），BMPRIB（ALK6）和ActRL（ALK2，ALK1和ALK8），對細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導起決定作用；Ⅱ型受體包括BMPRⅡ，ActRⅡA和ActRⅡB。TGF-β/BMP信號轉(zhuǎn)導的實現(xiàn)包括其與受體的膜外結(jié)構(gòu)域結(jié)合以及絲氨酸/蘇氨酸激酶的激活。

3.2 BMP信號通路調(diào)節(jié)體表外胚層及角膜上皮細胞的發(fā)育分化

目前研究發(fā)現(xiàn)，BMP信號通路在神經(jīng)誘導、神經(jīng)發(fā)生兩階段均發(fā)揮重要的作用。它通過激活SMAD家族的轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)導其信號通路，并激活一系列下游基因來發(fā)揮作用，同時，BMP信號通路在許多層次上受到其他信號通路及信號的調(diào)節(jié)［30］。在胚胎發(fā)育過程中，Wnt，F(xiàn)GF和BMP聯(lián)合可誘導單層上皮細胞形成［31］。有研究表明，小鼠ESC中，BMP-4是向外胚層分化的一個重要誘導劑［32］。BMP信號通路在早期外胚層發(fā)育選擇過程中起到重要作用［33-35］。角膜上皮細胞來源于第5～6周胚胎表皮外胚層，此時晶體泡從體表外胚層完全分離出來，晶體泡表面的上皮相互融合，形成了一層立方狀上皮，隨后即分化成為角膜上皮細胞。在組織學發(fā)育上，晶體、嗅上皮及部分顱神經(jīng)神經(jīng)節(jié)來源于外胚層前胚板。利用人ESC的研究發(fā)現(xiàn)，BMP信號通路在胚胎發(fā)育早期的激活對于外胚層前胚板的形成起到短暫但卻不可替代的作用［32］。之前對小鼠ESC的研究表明，BMP信號通路在上皮發(fā)育過程中是不可或缺的關鍵誘導因子［36］。最近，BMP-4已被證實可利用小鼠ESC誘導分化形成角化細胞［37］，同時通過向Smad4培養(yǎng)體系中加入維甲酸處理后，神經(jīng)外胚層基因表達量明顯降低。也有文獻稱，BMP-4在外胚層發(fā)育通路中可誘導神經(jīng)前體細胞凋亡［36］。BMP-4通過調(diào)節(jié)miR-23a/24-2/ 27a與Smad5的結(jié)合，可抑制小鼠ESC向表皮外胚層干細胞分化過程中的細胞凋亡［38］。一項以人ESC為研究對象的實驗結(jié)果提示，在胚胎發(fā)育過程中加入BMP，可阻斷胚胎向神經(jīng)細胞方向分化，誘導其向表皮方向發(fā)生。BMP通過Smad信號通路，調(diào)節(jié)AP2γ的表達。而AP2γ的過度表達可抑制向神經(jīng)外胚層方向分化，促進向表皮外胚層方向分化［39］。

BMP信號通路在調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育分化過程中起到了重要的作用，在調(diào)節(jié)外胚層方向分化過程中，激活BMP信號通路可以抑制其向神經(jīng)上皮方向的分化，增加表皮外胚層分化的比例，結(jié)合其他誘導劑或小分子化合物，則可進一步誘導向角膜上皮細胞方向的分化發(fā)育。

4 FGF信號通路在表皮外胚層及角膜上皮分化發(fā)育中的作用

4.1 FGF信號通路

FGF屬于生長因子家族。在血管形成、傷口愈合、胚胎發(fā)育及其他多種內(nèi)分泌信號通路中起到重要調(diào)控作用。在哺乳動物早期胚胎發(fā)育過程中，F(xiàn)GF-4是最早表達的因子。在四細胞時期、原腸胚時期、卵原筒階段以及原條形成過程中，F(xiàn)GF-4都發(fā)揮重要作用［40］。FGF對干細胞自我更新發(fā)揮重要的調(diào)控作用，其信號通路在外胚層的發(fā)育過程中也發(fā)揮重要作用。多數(shù)文獻報道稱，F(xiàn)GF在中樞神經(jīng)系統(tǒng)及外周神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中發(fā)揮重要的誘導作用［41］。在角膜分化發(fā)育過程中，F(xiàn)GF-7和FGF-10由角膜間充質(zhì)細胞分泌，它們與分布于角膜緣和中央?yún)^(qū)角膜上皮細胞的FGF受體2（FGF receptor 2，F(xiàn)GFR2）結(jié)合，參與角膜緣干細胞的增殖，調(diào)節(jié)角膜上皮細胞的自我更新與代謝［42-44］。

4.2 FGF信號通路調(diào)節(jié)體表外胚層及角膜上皮細胞的發(fā)育分化

表皮外胚層是外胚層一個重要的分化發(fā)育方向。在表皮外胚層來源的組織器官中，大量分布FGF及其各種受體，但關于該信號通路如何精確作用，誘導向表皮方向分化發(fā)育的文獻較少［45］。既往曾有研究顯示，在皮膚附器的發(fā)育過程中，F(xiàn)GF-10起到重要的調(diào)控作用［46］。最近研究發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)人ESC來源的多能干細胞系，利用b-FGF結(jié)合2種小分子化合物，可誘導多能干細胞向角膜上皮細胞樣方向分化。該實驗中，在無血清及無滋養(yǎng)層細胞條件下，利用上述誘導分子，可下調(diào)干細胞相關基因表達，上調(diào)角膜發(fā)育過程中的重要調(diào)控因子如p63和pax6等，同時先后上調(diào)K14和K12的表達水平，獲得角膜上皮樣細胞［5］。利用具有fgfr2缺陷的基因敲除小鼠fgfr2CKO，觀察其胚胎發(fā)育可以得知，其角膜上皮層與基質(zhì)層與野生型相比，明顯變薄。在胚胎發(fā)育的晚期階段，fgfr2CKO小鼠角膜上皮及基質(zhì)層無標志性基因K12的表達。pax6在胚胎E12.5有表達，隨后在E16.5表達消失，說明FGFR2在維持pax6的持續(xù)表達中具有重要的作用，而且FGFR2的表達不依賴于ERK1/2信號通路［47］。

結(jié)合以上研究結(jié)果，F(xiàn)GF信號通路激活后可誘導干細胞向角膜上皮細胞方向分化，表達終末角膜標志性基因K12，同時可促進角膜上皮發(fā)育過程中重要調(diào)控因子pax6的表達。

5 其他信號通路在表皮外胚層及角膜上皮細胞分化發(fā)育中的作用

除上述4種主要信號通路外，其他信號通路也在一定程度上影響到ESC向角膜上皮樣細胞方向分化發(fā)育。Noggin就是其中一種比較重要的信號通路。Noggin也叫頭蛋白，是一種分泌型多肽，由NOG基因編碼，與BMP4相同，都屬于TGF-β超家族成員。Noggin是BMP信號通路的拮抗劑，通過抑制BMP信號通路轉(zhuǎn)導，來調(diào)節(jié)干細胞向外胚層、表皮外胚層以及向角膜上皮樣細胞方向的分化。hedgehog信號通路在角膜上皮分化發(fā)育過程中也具有重要的作用。在哺乳動物和鳥類中，hedgehog具有3種配體，分別是Dhh（desert hedgehog），Ihh（Indian hedgehog）和Shh（sonic hedgehog），這些信號通路中的調(diào)控蛋白的作用具有濃度依賴性，調(diào)控胚胎角膜上皮細胞分化發(fā)育、成體角膜緣干細胞特性維持等多種過程［48］。Shh信號通路在角膜上皮細胞中表達，外源性Shh信號在調(diào)控角膜上皮遷移的過程中具有Pax6濃度依賴性，而在調(diào)控角膜上皮細胞增殖過程中則與Pax6濃度無關［49］。同時，hedgehog信號通路在調(diào)節(jié)晶體發(fā)育及晶體上皮細胞的增殖、存活過程中起至關重要的作用，角膜上皮細胞發(fā)育缺陷多繼發(fā)于晶體遷移移行過程中的缺陷［50］。

6 結(jié)語

盡管角膜組織結(jié)構(gòu)簡單，組成有序，但角膜的胚胎分化發(fā)育過程至今仍未完全明了。Notch，Wnt，BMP和β-FGF等信號通路都對干細胞向角膜上皮樣細胞的分化具有一定程度的影響。但目前尚無成熟方法誘導干細胞形成角膜上皮樣細胞。如能進一步了解角膜上皮細胞的分化發(fā)育過程，明確其發(fā)育過程中信號通路的調(diào)節(jié)，在體外通過尋找已有的或通過人工合成藥物或小分子化合物，作用于不同時期、不同信號通路，激動或抑制某些關鍵調(diào)控因子的作用，以達到模擬正常胚胎發(fā)育過程的效果，使其分化形成角膜上皮樣細胞。將獲得的角膜上皮樣細胞及相關藥物和小分子化合物應用于臨床，治療眼表廣泛損傷患者，具有廣闊的臨床應用前景。

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Signaling pathways inducing embryonic stem cells to differentiate into epidermal and corneal epithelial cells

HOU Lu-lu1,2,HUANG Yi-fei1
(1.Department of Ophthalmology,General Hospital of PLA,Beijing 100853,China;2.Department of Ophthalmology,the First Hospital of Jilin University,Changchun 130021,China)

Stem cells are a group of self-renewal cells with the potential to differentiate into a variety of cell lineages.Embryonic stem cells can differentiate into more than 200 types of cell lineages belongingto endodermal,mesodermal and ectodermal tissues.Corneal epithelial cells derive from epidermal ectoderm during embryonic development.When the ocular surface is severely damaged,corneal epithelium with proliferation potential is essential for its reconstruction.Recent studies are focused on differentiation of bioactive corneal epithelial cells.This review summarizes signaling pathways including Notch,Wnt,bone morphogenetc protein or fibroblast growth factor pathways that are involved in regu?lating the development of embryonic ectoderm and corneal epithelial cells revealed in previous studies.

embryonic stem cells;ectoderm;corneal epithelial cell;signaling pathway

HUANG Yi-fei,E-mail:huangyf301@gmail.com

R966

A

1000-3002-（2017）02-0195-08

10.3867/j.issn.1000-3002.2017.02.11

Foundation item:The project supported by National Basic Research Program of China(973 Program)(2013CB967001); and National Natural Science Foundation of China(31271059);and National Natural Science Foundation of China (81670830)

2016-06-09 接受日期：2017-02-08）

（本文編輯：齊春會）

國家973重點基礎研究發(fā)展計劃（2013CB967001）；國家自然科學基金（31271059）；國家自然科學基金（81670830）作者簡介：侯璐璐，女，醫(yī)學碩士，主要從事角膜病臨床治療研究；E-mail：houluraul7@163.com；黃一飛，男，博士，主任醫(yī)師，教授，主要從事角膜病和眼外傷等臨床治療研究。

黃一飛，E-mail：huangyf301@gmail.com