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Fuchs 内皮角膜营养不良（FECD）是一种常见的角膜疾病，严重影响视力。为探究其病理机制，研究人员整合蛋白质组和转录组分析，研究 FECD 患者角膜内皮细胞外基质（ECM）。结果发现 19 种上调分子，明确多种 ECM 蛋白空间分布。这为临床评估和治疗提供重要依据。
在眼科疾病领域，Fuchs 内皮角膜营养不良（FECD）是一种令人头疼的双侧、渐进性角膜内皮疾病。它的典型特征是角膜中央会出现一种名为 “滴状赘生物（guttae）” 的细胞外基质（ECM）赘生物。随着病情发展，guttae 数量不断增加，尤其是在角膜中央区域，当发展到一定阶段，会出现 “融合性 guttae” 。一旦病情恶化到 4 级（2 - 5mm 融合性 guttae）或 5 级（>5mm 融合性 guttae），由于 guttae 对光线的散射作用，患者的视觉功能会显著下降。到了疾病晚期，角膜内皮功能逐渐丧失，引发角膜水肿，导致患者视力进一步受损，严重影响生活质量。
目前，临床医生对 FECD 的评估主要依赖于裂隙灯显微镜检查，通过观察 guttae 的融合程度来判断病情。然而，这种评估方式存在局限性，因为组织学研究表明，疾病的进展不仅与 guttae 的融合有关，还涉及到它们被细胞外基质（ECM）成分覆盖的情况，特别是后纤维层（PFL）的形成。但 PFL 在疾病进展中的分子组成和病理生理作用尚未完全明确。如果仅依据 guttae 的融合程度进行评估，可能无法准确判断疾病的潜在病理变化，进而影响对患者病情的准确判断和治疗方案的制定。
为了深入了解 FECD 的发病机制，更准确地评估病情并制定合理的治疗方案，来自日本同志社大学（Doshisha University）、法国圣艾蒂安大学医院（University Hospital, Saint-Etienne）等多个研究机构的研究人员开展了一项综合性研究。研究人员假设，与健康人相比，FECD 患者的 Descemet 膜（DM）中 ECM 相关分子的表达存在差异，并且这些分子的空间分布模式与疾病进展相关。
研究人员通过一系列实验，得出了一系列重要结论。这些结论对于深入理解 FECD 的发病机制、准确评估病情以及制定科学的治疗方案具有重要意义。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为眼科领域对 FECD 的研究和治疗开辟了新的方向。
在研究方法上，研究人员主要运用了以下关键技术：首先是蛋白质组学分析中的鸟枪法蛋白质组学技术，用于鉴定 FECD 患者 DM 中表达的蛋白质；其次是转录组分析，即对 FECD 患者和健康对照者的角膜内皮细胞进行 RNA 测序，从而筛选出差异表达的基因；最后通过免疫荧光分析和组织学分析，对 ECM 蛋白的表达和分布进行验证和观察。研究使用的样本来自临床手术获取的 FECD 患者和健康供体的角膜组织。
下面来看具体的研究结果：
- FECD 患者 DM 中过表达分子的鉴定：研究人员前期通过鸟枪法蛋白质组学分析在 FECD 患者的 DM 中鉴定出 200 种蛋白质，但该方法无法直接比较 FECD 和对照样本中蛋白质的表达水平。因此，研究人员又分析了 RNA 测序数据，结果发现 19 种分子在 FECD 角膜内皮细胞（CECs）中与对照组相比存在差异表达，其中 13 种是 ECM 相关蛋白，且这 13 种 ECM 相关分子在 FECD 样本中均显著上调14。
- 基因本体富集分析和反应组分析：对这 19 种过表达分子进行基因本体（GO）分析和反应组分析后发现，GO 生物过程（BP）术语显示在突触组织、神经系统发育的正调控、原肠胚形成和初级胚层形成以及多个 ECM 相关通路中显著富集。细胞成分（CC）和分子功能（MF）术语分析揭示了多个 ECM 相关分子存在显著改变，尤其是在含胶原蛋白的细胞外基质和细胞外基质结构成分方面。反应组分析也显示与 ECM 相关信号存在显著关联，包括 ECM 组织、ECM 蛋白聚糖、ECM 降解和非整合素膜 - ECM 相互作用等2。
- ECM 蛋白的免疫荧光分析：在扁平安装的 DM 免疫荧光分析中，发现一些 ECM 蛋白在 FECD 和对照样本中的分布存在明显差异。例如，在对照样本中，纤连蛋白（FINC）仅偶尔在少数细胞的核周区域有微弱染色；而在 FECD 样本中，FINC 定位于 guttae 的外表面。Matrilin - 3（MATN3）在对照样本中无免疫反应性，在 FECD 样本中则围绕 guttae 呈点状分布。Biglycan（PGS1）、Latent transforming growth factor beta binding protein - 2（LTBP2）、Collagen alpha - 1 (VI) chain（COL6A1）和 Tenascin（TENA）在对照样本中均未检测到，但在 FECD 样本中分别在 guttae 周围的纤维结构、guttae 表面及相邻基质、guttae 周围的基质中呈现出明显的免疫反应性3。在 DM 横截面的免疫荧光分析中，也观察到了类似的差异。如 FINC 在对照样本中定位于前带状层（ABL），而在 FECD 样本中，除了 ABL 外，在后纤维层（PFL）也有强烈染色；MATN3 在对照样本的 ABL 中有微弱的点状染色，在 FECD 样本中则分布于整个 DM，且有更多的点状染色模式；PGS1、LTBP2 和 TENA 在对照样本中不可检测，在 FECD 样本的 PFL 中则有明显表达；COL6A1 在对照样本的 ABL 中存在，在 FECD 样本中除了 ABL 外，还定位于 guttae 表面5。
- FECD 患者 DM 中 ECM 蛋白的空间分布：通过对健康和 FECD 样本的半薄切片进行组织学分析发现，对照 DM 薄且均匀，具有明显的 ABL 和后非带状层（PNBL）；而 FECD 样本存在两个不同区域，即典型的 guttae 区域和被 ECM 覆盖的 guttae 形成的埋藏 guttae 区域。对 FECD 样本的扁平安装分析显示，典型 guttae 主要分布在周边区域，而埋藏 guttae 集中在中央区域。研究人员还绘制了六种 ECM 蛋白在各自组织学层的定位图，清晰展示了它们在 FECD 患者 DM 中的空间分布6。
在研究结论和讨论部分，研究人员通过蛋白质组学和转录组分析，结合免疫组织化学验证，全面表征了 FECD 患者 DM 中 ECM 成分的变化和空间分布。研究不仅鉴定出了多种与 FECD 相关的 ECM 蛋白，还发现这些蛋白在 guttae 和 PFL 的形成中发挥重要作用，并且通过影响角膜内皮细胞（CEC）的表型和存活，形成了一个恶性循环，推动疾病进展。然而，该研究也存在一定局限性，例如鸟枪法蛋白质组学分析的样本量相对较小，且未考虑 FECD 患者中最常见的遗传突变 TCF4 三核苷酸重复扩增的情况。此外，验证研究仅涉及四个 FECD 样本，且均为 6 级严重程度，无法按疾病等级进行分层分析。尽管如此，该研究仍具有重要意义。它为临床医生评估 FECD 严重程度提供了新的视角，提示医生在评估病情时应同时考虑 guttae 的存在以及 PFL 的形成和范围，这有助于更准确地判断病情，从而做出更合理的临床决策，确定最佳的手术时机，提高治疗效果。未来的研究可以在扩大样本量、考虑遗传因素的基础上，进一步深入探究这些 ECM 蛋白在调节 CEC 表型和细胞死亡中的具体作用，为开发针对 FECD 的潜在药物治疗提供更坚实的理论基础 。
