角膜碱烧伤为何诱发新生血管？单细胞图谱揭示 VEGF 异常通信网络

一次化学性眼外伤，为什么会在急性损伤之后继续演变为角膜混浊、新生血管甚至视力丧失？角膜碱烧伤的危险之处，不仅在于碱性物质能够迅速穿透组织，更在于它会打乱角膜修复所依赖的细胞协作网络。由山东第一医科大学眼科研究所等完成、发表在 Eye Discovery 的一项研究利用单细胞RNA测序，系统解析小鼠角膜碱烧伤后的细胞组成、转录变化和细胞间通信，发现损伤后的角膜并非由单一细胞类型失控所致，而是多个细胞群共同形成以 VEGF 信号异常放大为核心的病理生态。

角膜正常保持透明和无血管状态，依赖角膜缘干细胞、短暂扩增细胞、上皮细胞、基质细胞、免疫细胞和血管相关细胞之间的精细平衡。碱性物质进入眼表后，可破坏细胞膜、胶原结构和局部微环境，使组织修复从有序再生转向持续炎症和异常血管生成。研究识别出角膜缘干细胞、短暂扩增细胞、基底上皮细胞、分化上皮细胞、结膜上皮细胞、角膜基质细胞、中性粒细胞、单核—巨噬细胞、T 细胞、施旺细胞、血管内皮细胞和平滑肌细胞等主要细胞群。与正常角膜相比，损伤后角膜缘干细胞、短暂扩增细胞、免疫细胞和血管内皮细胞比例明显改变，提示角膜稳态已被全面重塑。

在角膜缘干细胞中，研究发现干性和自我更新相关程序受到抑制。Hippo 等维持干细胞功能的信号下降，而凋亡、细胞周期和 TNF 炎症信号增强。这说明损伤后即使角膜缘干细胞数量看似增加，其功能也可能已经受损，难以有效支持上皮再生。短暂扩增细胞本应承担损伤修复中的快速增殖任务，但研究显示，它们在碱烧伤后同时上调 Casp3、Bax 等促凋亡基因以及 Vegfa、Vegfd、Pgf、Hif1a 等促血管生成因子，呈现“异常扩增、过早凋亡、促血管化增强”的状态。这种矛盾反应可能解释了为什么损伤后上皮修复不足，却伴随异常新生血管形成。

角膜基质细胞和免疫细胞也参与了这一过程。研究识别出不同角膜基质细胞亚群，发现损伤后它们普遍激活血管生成、NF-κB 和 TNF 等炎症相关通路。分化上皮细胞富集趋化因子、细胞因子和炎症小体相关基因，提示其可能主动招募并放大免疫反应。单核—巨噬细胞表现出 HIF-1 信号、代谢重编程和 Vegfa 表达增强，中性粒细胞则上调 Tnf、Il1b、Cxcl2、Ccl4 等炎症效应分子。这些结果表明，碱烧伤后的炎症并非单纯的旁观反应，而是与血管生成和修复失败紧密耦合。

血管内皮细胞的变化进一步指向病理性新生血管。研究发现，损伤后内皮细胞中细胞周期、DNA 复制和转录调控相关程序增强，Cdk1、Cdk6、Ccna2、Ccnb1、Mcm2 和 Mcm5 等基因表达升高，说明内皮细胞进入活跃增殖和重塑状态。细胞通信分析显示，正常角膜中的 VEGF 信号主要来自角膜基质细胞和短暂扩增细胞；而碱烧伤后，角膜缘干细胞和单核—巨噬细胞也成为重要信号来源，与基质细胞和短暂扩增细胞共同向血管内皮细胞传递促血管生成信号，形成更强的 VEGF 通信网络。

这项研究的意义在于，将角膜碱烧伤后的视力威胁从“局部组织损伤”推进到“多细胞通信失衡”的层面。它提示，未来治疗可能不能只针对单一炎症因子或单一血管生成因子，而需要同时考虑恢复角膜缘干细胞功能、保护短暂扩增细胞修复能力、调节巨噬细胞和中性粒细胞炎症反应，并抑制异常内皮增殖和 VEGF 通信放大。不过，相关结论主要来自单细胞数据和计算分析，仍需后续实验验证关键细胞来源、信号通路和治疗靶点。整体而言，这一单细胞图谱为理解角膜化学伤后的再生失败和新生血管提供了机制框架，也为防止严重眼表损伤后的视力丧失提供了候选方向。

The complete study is accessible Via https://doi.org/10.1016/j.edisc.2026.100028

About Eye Discovery

Eye Discovery is an open-access, peer-reviewed international academic journal, with ISSN 3117-4167. It is published quarterly by Elsevier and serves as the official journal of Eye & ENT Hospital of Fudan University, China. 

Eye Discovery  is dedicated to creating a high-end platform for ophthalmologists, scientists, and scholars worldwide to focus on innovative achievements in ophthalmology and interdisciplinary fields, and to promote academic dissemination and exchange.

Website: https://www.sciencedirect.com/journal/eye-discovery

Submit: 
https://www.editorialmanager.com/edisc/Default.aspx

From 2026 to 2028, the article processing charge ( APC ) will be waived.