一种用于研究圆锥角膜早期变化的离体模型

《Cornea》：An Ex Vivo Model to Study Early Changes in Keratoconus

通过建立体外角膜机械牵拉模型模拟眼揉搓，研究发现牵拉导致人类角膜Bowman层破裂率显著升高（P=0.003），小鼠角膜基底上皮细胞增宽15%（P<0.001）并伴随Wnt10a和Col12a1 mRNA水平下降65%（P=0.0312）。该模型成功复现了早期角膜扩张的三大特征，为治疗性药物研发提供新工具。

　　

摘要

目的：

开发一种体外模型来模拟圆锥角膜患者常见的揉眼行为。

方法：

将人类角膜基质片置于拉伸装置中，施加单轴拉伸（3%应变，持续6小时），随后进行苏木精-伊红染色，并比较拉伸前后角膜Bowman层（BL）的损伤情况。同时，通过对小鼠眼睛施加类似的周期性应变来评估机械应变对角膜上皮的影响，并利用F-actin免疫染色观察基底上皮形态的变化。此外，还分析了全层上皮中的Wnt10a和Col12a1 mRNA水平。

结果：

与未受拉伸的对照组相比，受机械应变的人类角膜表现出显著更多的Bowman层损伤（2.0 ± 1 vs. 0.4 ± 0.53，P = 0.003）。在小鼠角膜中，机械应变使基底上皮细胞宽度增加了15%（7.16 ± 1.67 vs. 8.25 ± 1.82 μm，P < 0.001），同时使顶缘细胞高度减少了8%（7.88 ± 1.93 vs. 7.30 ± 1.72，P = 0.025）。与未受拉伸的对照组相比，拉伸后的小鼠上皮中Wnt10a和Col12a1 mRNA水平显著降低（分别降低了67%，P = 0.0312；65%，P = 0.0312）。

结论：

揉眼是圆锥角膜发生和发展的重要风险因素。通过使用我们的体外周期性机械应变模型模拟揉眼行为，可以再现早期圆锥角膜的变化。具体而言，该模型至少再现了圆锥角膜的三个特征性表现（Bowman层损伤、基底上皮增生以及Wnt10a和Col12a1 mRNA水平下降），这使其成为开发针对进行性圆锥角膜的靶向药物治疗的重要工具。