巩膜成纤维细胞的机械记忆：从细胞力学感知到近视基质重塑的基础研究新解

近年来，近视已成为全球性的公共卫生问题，尤其是在东亚地区，青少年近视率持续攀升。近视的眼球轴向伸长伴随着巩膜的重塑，这一过程涉及细胞外基质（ECM）的降解与重塑、成纤维细胞的表型转化等复杂机制。基础研究领域越来越多地将目光聚焦于巩膜成纤维细胞的力学感知（mechanosensing）与机械记忆（mechanical memory），试图揭示力学信号如何转化为生化信号，驱动巩膜的病理性重塑。 传统的近视基础研究多聚焦于视网膜信号通路，如多巴胺、视黄酸等，而近年来，随着生物力学与细胞生物学交叉研究的深入，巩膜作为眼球壁最外层的纤维结缔组织，其在眼轴增长中的主动适应性变化逐渐成为研究热点。巩膜成纤维细胞是巩膜中的主要细胞类型，它们不仅负责合成和维持ECM，还能感知并响应力学刺激，如眼内压变化、组织拉伸等。在近视进展中，眼轴伸长导致巩膜组织持续受到拉伸应力，成纤维细胞可能通过机械敏感离子通道、整合素-细胞骨架信号、YAP/TAZ通路等将力学信号转化为细胞内的基因表达变化，进而调节ECM的合成与降解平衡。 近年来，单细胞测序和表观遗传学分析揭示了巩膜成纤维细胞的异质性，部分亚群表现出与组织重塑高度相关的基因表达特征，如基质金属蛋白酶（MMPs）和胶原交联酶的上调。更值得注意的是，这些细胞可能存在“机械记忆”，即细胞在经历力学刺激后，即使刺激解除，其表观遗传状态和基因表达模式仍会保留一段时间，这种记忆可能影响巩膜重塑的进展和逆转潜力。研究表明，在近视动物模型中，即使恢复正常的视觉环境，巩膜的重塑进程仍可能持续，这可能与细胞的机械记忆有关。 从转化医学的角度看，靶向巩膜成纤维细胞的机械感知通路可能为近视干预提供新思路。例如，通过调控YAP/TAZ信号或抑制机械敏感通道，可以减弱细胞对拉伸的响应，减缓巩膜重塑。一些研究探索了小分子抑制剂在近视模型中的效果，初步结果显示眼轴增长得到抑制。此外，角膜塑形镜和巩膜镜等光学干预手段可能通过改变眼球的力学分布，间接影响巩膜成纤维细胞的力学环境，这为理解其防控机制提供了新视角。 未来的基础研究需要进一步阐明机械记忆的分子基础，尤其是表观遗传修饰（如DNA甲基化、组蛋白修饰）在其中的作用。同时，利用生物材料构建体外力学加载平台，结合类器官和微流控技术，可以更深入地解析力学信号与生化信号的交联。这些研究不仅有助于深入理解近视的发病机制，还可能为开发靶向巩膜重塑的创新疗法奠定基础。 参考文献： [1] Harper A R, Summers J A. The dynamic sclera: extracellular matrix remodeling in normal ocular growth and myopia development[J]. Experimental Eye Research, 2015, 133: 100-111. [2] McBrien N A, Gentle A. Role of the sclera in the development and pathological complications of myopia[J]. Progress in Retinal and Eye Research, 2003, 22(3): 307-338. [3] Yuan Y, Li M, Chen Q, et al. Crosslinking enzyme lysyl oxidase modulates scleral remodeling in form-deprivation myopia[J]. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2018, 59(4): 1663-1672. [4] Zhang Y, Wildsoet C F. RPE and choroid mechanisms underlying ocular growth and myopia[J]. Progress in Molecular Biology and Translational Science, 2015, 134: 221-240. [5] Chen W, Wang X, Wang Y, et al. Scleral hypoxia is a key regulator of experimental myopia[J]. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2020, 61(7): 4324.