過剰な形質転換成長因子αは角膜上皮とストロマの細胞の性質を変化させた

Excess Transforming Growth Factor-α Changed the Cell Properties of Corneal Epithelium and Stroma.

• Lingling Zhang
• Yong Yuan
• Lung-Kun Yeh
• Fei Dong
• Jianhua Zhang
• Yuka Okada
• Winston W Y Kao
• Chia-Yang Liu
• Yujin Zhang

抄録

目的:

本研究は、マウスの発生過程で過剰な形質転換成長因子α（TGF-α）によって引き起こされる角膜異常を調べることを目的としています。

Purpose: This study is to investigate the corneal anomaly caused by excess transforming growth factor-α (TGF-α) during mouse development.

方法:

tetO-TGF-αとKeraRTマウスを交配させて作製したビットランジェニックKeraRT/TGF-αマウスを、胚発生0日目または生後0日目から異なる発生段階まで、ドキシサイクリンによりTGF-αを過剰発現させた。ドキシサイクリン誘導したビットランジェニックマウスをTGF-αECKマウス（角膜角化細胞によるTGF-α過剰発現）と定義した。マウスの眼をヘマトキシリンおよびエオシン染色、免疫蛍光染色および透過型電子顕微鏡で調べた。マウス角膜からのタンパク質とRNAをウエスタンブロッティングとリアルタイム定量ポリメラーゼ連鎖反応に供した。

Methods: Bitransgenic KeraRT/TGF-α mice, generated via cross-mating tetO-TGF-α and KeraRT mice, were induced to overexpress TGF-α by doxycycline commencing at embryonic day 0 or postnatal day 0 to different developmental stages. Bitransgenic mice with doxycycline induction were defined as TGF-αECK mice (TGF-α excess expression by corneal keratocytes). Mouse eyes were examined by hematoxylin and eosin staining, immunofluorescent staining and transmission electron microscopy. Protein and RNA from mouse cornea were subjected to western blotting and real-time quantitative polymerase chain reaction.

結果:

TGF-αECKマウスでは、TGF-αの過剰発現は角膜の不透明性をもたらした。TGF-αの過剰発現は、最初は角膜上皮の過形成とその後の上皮の変性を引き起こしたが、その後、角膜上皮の周縁部から徐々にK12の発現が減少し、角膜中心部に向かってK13の発現が増加した。興味深いことに、TGF-αECKマウスでは角膜上皮の全層でK14が検出されたが、対照マウスでは基底層で限定的であった。透過型電子顕微鏡では、TGF-αECKマウスの角膜上皮細胞間でデスモソームが消失していることが確認された。TGF-αECKマウスでは、角膜上皮細胞のケラトカンの発現が消失し、α-SMAの発現が増加し、Col1a1, Col1a2, Col5a1の発現が低下した。TGF-αECKマウスの角膜上皮と間葉系では細胞増殖が増加したが、内皮では増加しなかった。

Results: In TGF-αECK mice, TGF-α overexpression resulted in corneal opacity. Excess TGF-α initially caused corneal epithelial hyperplasia and subsequent epithelium degeneration as the mouse developed, which was accompanied by gradually diminished K12 expression from the periphery of corneal epithelium and increased K13 expression toward the corneal center. Interestingly, K14 was detected in all layers of corneal epithelium of TGF-αECK mice, whereas it was limited at basal layer of controls. Transmission electron microscopy showed desmosome loss between corneal epithelial cells of TGF-αECK mice. In TGF-αECK mice, keratocan expression was abolished; α-SMA expression was increased while expression of Col1a1, Col1a2, and Col5a1 was diminished. Cell proliferation increased in the corneal epithelium and stroma, but not in the endothelium of TGF-αECK mice.

結論:

TGF-αが過剰になると、角膜上皮細胞は結膜表現型のK13を、角膜細胞は筋線維芽細胞の表現型に変化するという、マウスの発生過程における角膜形態形成に悪影響を及ぼすことがわかった。

Conclusions: Excess TGF-α had detrimental effects on corneal morphogenesis during mouse development in that it changed the cell fate of corneal epithelial cells to assume conjunctival phenotypic expression of K13, and keratocytes to myofibroblast phenotype.