模拟创面微环境诱导的人脐带间充质干细胞外泌体对创面愈合的影响研究

来源 :遵义医科大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:xlj368
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目的:间充质干细胞(Mesenchymal Stromal Cells,MSCs)主要通过旁分泌作用增强组织免疫调节和再生修复功能促进创面愈合。外泌体(Exosomes,Exos)是非常重要的旁分泌因子。而MSCs的生物学功能会受到细胞的培养环境和移植部位疾病微环境的影响。因此,在模拟的创面微环境培养条件诱导下MSCs分泌的Exos可能对创面有更“精准”的治疗。本研究通过肿瘤坏死因子(Tumor Necrosis Factorα,TNF-α)和白介素1β(Interleukin 1β,IL-1β)与创面炎症期皮肤匀浆(Inflammatory skin homogenate,ISH)联合使用诱导人脐带间充质干细胞(Human Umbilical Cord Mesenchymal Stromal Cells,HUCMSCs),提取Exos在体内和体外探究对创面愈合的影响。方法:(1)HUCMSCs及其Exos的鉴定:贴壁法提取并培养HUCMSCs,倒置相差显微镜下观察其形态,流式细胞术(Flow Cytometry,FCM)鉴定其表型,三系诱导实验检测其分化能力。差速离心法提取Exos,透射电镜下观察其形态,纳米粒径分析检测其直径,蛋白印迹法(Western Blot,WB)检测囊泡特异性标志的表达。根据诱导的不同条件,将HUCMSCs-Exos进行分组:传统培养基诱导的HUCMSCs-Exos,即Tra-Exos;含有ISH的培养基诱导的HUCMSCs-Exos,即ISH-Exos;含有TNF-α和IL-1β的培养基诱导的HUCMSCs-Exos,即TNF-α+IL-1β-Exos;含有ISH、TNF-α和IL-1β的培养基诱导的HUCMSCs-Exos,即ISH+TNF-α+IL-1β-Exos。(2)模拟创面微环境诱导的HUCMSCs-Exos对小鼠皮肤创面修复的影响:建立小鼠创面模型,每只注射Exos 200μg,拍照记录创面愈合情况,HE染色观察创缘上皮移行,免疫荧光检测CD206表达,Masson染色观察胶原沉积,免疫组化检测CD31的表达,实时荧光定量PCR(Real-Time Quantitative PCR,RT-q PCR)检测修复相关基因与炎症相关基因的表达。(3)模拟创面微环境诱导的HUCMSCs-Exos对成纤维细胞生物学特性的作用:免疫荧光鉴定成纤维细胞波形蛋白表达,共聚焦显微镜下观察细胞对Exos的摄取,细胞划痕实验检测10μg/m L、20μg/m L、50μg/m L浓度不同组HUCMSCs-Exos对成纤维细胞迁移的影响,同时CCK8法和RT-q PCR检测成纤维细胞增殖和修复相关基因表达的影响。(4)模拟创面微环境诱导的HUCMSCs-Exos对巨噬细胞生物学特性的作用:用脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)和干扰素γ(Interferonγ,IFN-γ)构建炎症巨噬细胞模型,倒置相差显微镜下观察细胞形态变化,RT-q PCR检测炎症相关基因表达变化,并在共聚焦显微镜下观察其对Exos的摄取,同时RT-q PCR检测不同组HUCMSCs-Exos对炎症巨噬细胞极化的影响。结果:(1)HUCMSCs贴壁生长,形态均一,干细胞特异性标记呈阳性表达,并且具有三系诱导分化潜能。HUCMSCs-Exos呈杯托状,直径在30-200 nm之间,囊泡特异性标志阳性表达;(2)ISH+TNF-α+IL-1β-Exos在创面3 d和5 d明显更快地促进小鼠创面再上皮化,其3 d的CD206+细胞数量更多并且表达更高的修复相关基因,其14 d创面的胶原沉积更显著;(3)成纤维细胞波形蛋白阳性表达,成功摄取Exos。20μg/m L ISH+TNF-α+IL-1β-Exos能够明显促进成纤维细胞迁移、增殖能力和上调转化生长因子-β(Transforming Growth Factor-β,TGF-β)和α平滑肌肌动蛋白(α-Smooth Muscle Actin,α-SMA)m RNA的表达。ISH-Exos组促进成纤维细胞Collagen-Ⅰ(COL-1)和Collagen-Ⅲ(COL-3)m RNA表达的;(4)诱导后RAW264.7巨噬细胞形态变为多突形,Tnf-α、Il-1β和诱导型一氧化氮合酶(Inducible Nitric Oxide Synthase,i NOS)m RNA表达明显上调,摄取Exos能力增强。ISH+TNF-α+IL-1β-Exos刺激炎症基因Tnf-α、Il-1β和i NOS m RNA表达量的影响并不优于其他Exos组,但其显著上调了Tgf-β、Il-10、血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor,Vegf)和人精氨酸酶-1(Arginase-1,Arg-1)m RNA表达。结论:(1)成功提取HUCMSCs及其Exos;(2)ISH+TNF-α+IL-1β-Exos能够通过促进巨噬细胞极化和增强胶原沉积加快小鼠创面愈合;(3)在体外,ISH+TNF-α+IL-1β-Exos能促进成纤维细胞迁移、增殖、Tgf-β基因表达;(4)在体外,ISH+TNF-α+IL-1β-Exos干预后的巨噬细胞具有极化倾向。
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