目的 各种包括激活素，BMP和TGF β配体及受体的基因敲除鼠和转基因小鼠中出现了影响晶体的各种表型，而Smad4又是TGF超家族分子信号通路的枢纽，为评价Smad4在眼发育和维持中的作用，我们利用Pax6驱动的Cre（Le-Cre）转基因失活了眼外胚层衍生组织的Smad4条件性等位基因，研究Smad4对晶体发育的影响。
方法 使用Pax6启动子驱动的Cre转基因小鼠和Smad4条件基因小鼠建立晶状体外胚层特异性Smad4条件基因敲除小鼠（变异小鼠），失活Smad4在晶状体、角膜和眼睑外胚层等的表达，通过H&E染色对胚胎发育过程中晶状体进行了组织学观察；通过细胞增殖和凋亡的检测确定Smad4敲除小鼠晶体的细胞学改变；采用免疫组化染色检测晶体蛋白，细胞周期蛋白和其它Smad蛋白的表达，探讨Smad4在控制晶体细胞分化中的作用。
结果  Smad4的失活对E10.0时晶状体板的内凹并无影响（图1 A，B）；此后变异小鼠胚晶体开始出现表型，其异常随胎龄增加愈加明显（图1D,F,H）；细胞增殖的检测发现，E10.5时，抗磷酸化组蛋白3染色显示变异小鼠胚晶体泡内可见比野生型更多的分裂相细胞，而到E14.5则较野生型者明显减少(图2A-D)；BrdU标记显示在E11.5时变异小鼠胚晶体上皮细胞与野生型相比并无显著差异，但自E12.5后Smad4敲除小鼠胚BrdU标记细胞远少于相应的野生型小鼠胚（图2E-K)；TUNEL检测显示，早在E10.5，Smad4敲除小鼠胚晶体上皮细胞可检测到凋亡细胞，而在野生型中几乎检测不到。此后虽然在野生型小鼠胚晶体上皮细胞有一定数量的凋亡细胞，但比变异小鼠胚明显要少(图3）。晶体蛋白染色显示，在野生型晶体内，晶体蛋白染色均匀，外观呈丝带状，而变异型晶体蛋白染色呈斑驳状，染色增强，且杂乱无规则（图4）。变异小鼠胚晶体的细胞周期蛋白D3表达较野生型明显增加，但磷酸化的Smad1/5/8和Smad2表达在两者中未见明显差异（图5）。
结论 Smad4的晶体-外胚层特异性失活并不影响早期的晶体发育，Smad4敲除小鼠胚晶体变小既有细胞增殖减少的因素，亦与细胞凋亡增加有关，早期主要以后者为主，而后期两者共同作用使得晶体变小更为显著。Smad4可能是通过控制退出细胞周期的时序而抑制晶体蛋白的表达和/或控制晶体纤维细胞分化的起始而发挥其功能。