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目的:
SMAD4是TGF-β信号转导中的核心枢纽分子,大量的研究显示它在眼发育过程中发起重要作用,晶状体外胚层特异性敲除SMAD4基因的小鼠出现眼发育障碍,表型类似于人类的Peters异常。本研究初步探讨在晶状体外胚层敲除SMAD4基因影响眼前节发育的机制,检测SMAD4缺失对细胞增殖以及E钙粘连蛋白表达的影响。
方法:
本研究应用特异性表达Pax6启动子控制下的Le-Cre重组酶小鼠和SMAD4/loxP转基因小鼠进行杂交,构建晶状体外胚层条件性敲除SMAD4基因小鼠模型。应用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术检测胚胎第15.5天鼠尾总DNA中的Cre和SMAD4基因,鉴定各小鼠基因型,根据结果将小鼠分为条件性SMAD4敲除组(knockout,KO)和野生组(wild type,WT); HE染色法观察胚胎第15.5天小鼠眼部发育异常的特点;以野生型小鼠作为阳性对照,PBS缓冲液代替(一)抗为阴性对照。使用链霉素康生物素蛋白-过氧化物酶法进行免疫组织化学染色,观察SMAD4条件敲除小鼠眼睑、角膜、晶状体以及视网膜中BrdU标记的细胞的改变以及E钙粘连蛋白表达变化情况。各组资料利用SPSS17.0进行统计分析。p<0.05有统计学意义。
结果:
对胚胎第15.5天SMAD4条件敲除的小鼠胚胎进行组织切片、HE染色发现,在胚胎第15.5天时,野生型小鼠角膜内皮与晶状体上皮分离,前房始基形成,而在SMAD4条件敲除小鼠可观察到角膜基质层明显增厚,角膜内皮层与上覆表皮外胚层粘连,形成(一)晶状体茎,晶状体体积明显减小,其间有裂隙和水泡形成。E-钙粘连蛋白免疫组织化学染色显示,SMAD4条件敲除小鼠角膜上皮E钙粘连蛋白的表达明显低于正常同窝对照小鼠,呈现胞膜表达减弱、胞浆异位等异常表达现象。SMAD4突变的小鼠的晶状体上皮细胞、睑结膜上皮细胞以及眼睑表皮细胞增殖能力明显减弱。
结论:
具有缺陷表型的SMAD4小鼠大多表现出角膜、结膜及晶状体等眼表组织的病理改变,提示SMAD4有可能是通过调控细胞增殖以及E钙粘连蛋白的表达对胚胎眼的发育起重要作用。