模拟瘢痕微环境预处理的人脐带间充质干细胞外泌体对瘢痕防治的疗效探讨

来源 :遵义医科大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:junshan_lmt
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目的:为了证实个性化的疾病微环境对间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells,MSCs)的旁分泌效应具更高效的“指导性”作用,本研究采用不同的体外模拟疾病微环境刺激人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells,h UCMSCs)以获取不同的外泌体(exosomes,Exos),观察它们注射到增生性瘢痕(hypertrophic scar,HS)的皮下后发挥的不同疗效。方法:(1)获取h UCMSCs后,在培养基中分别添加如下刺激因子、培养48 h后从上清液中提取Exos:传统培养方式(未添加刺激因子)获取Tra-Exos、添加炎症因子(inflammatory factor,IF)和瘢痕组织匀浆(scar tissue homogenate,STH)获取IF-Exos和STH-Exos、IF及STH共刺激后获取IF-STH-Exos。在兔耳的腹侧建立直径为1 cm的圆形、软骨表面的皮肤全层缺损创面,待HS完全上皮化后第1天分组分别于皮下多点注射200μL的磷酸盐缓冲液、1×10^6个h UCMSCs及各组h UCMSC-Exos各200μg。治疗后1-4 w每周进行拍照并分别取3-4个HS组织,行RT-PCR、HE染色、Masson染色,检测与HS形成相关的基因的m RNA相对表达量、表皮厚度、皮下组织的胶原变化情况;并行CD31免疫组化、CD45免疫荧光、NOS2/ARG1免疫荧光双染色,观察新生血管、炎症细胞浸润、M1/M2型巨噬细胞浸润的情况,比较不同的模拟瘢痕微环境预处理后获取的h UCMSC-Exos在体内对HS的治疗效应;(2)分别通过CCK8增殖实验、划痕实验观察各组h UCMSC-Exos在体外对肌成纤维细胞的增殖、迁移能力的影响,并通过RT-PCR检测各组h UCMSC-Exos处理后肌成纤维细胞中与HS形成相关的基因m RNA相对表达量的变化,探索h UCMSC-Exos在体外的抗纤维化效应。(3)各组h UCMSC-Exos刺激M1型巨噬细胞,经RT-PCR检测各组h UCMSC-Exos处理前、后对其表型、炎症水平和纤维化相关的基因的m RNA相对表达量的影响,了解h UCMSC-Exos在体外的抗炎效应。结果:(1)体内实验结果显示,成功获取的各组h UCMSC-Exos中,IF-STH-Exos注射到兔耳HS的皮下组织3 w后,HS的上皮变薄趋势更明显、皮下胶原回缩更显著、新生血管数量更少且管腔形态较规则、炎症细胞浸润数量更少以及M1型巨噬细胞数量减少更明显,P<0.05;此外,RT-PCR结果显示IF-STH-Exos注射到HS后3 w,抗纤维化相关的基因DCN、TGF-β3、IL-10的m RNA表达量有升高趋势,血管形成相关基因VEGF的m RNA相对表达量有降低趋势,且纤维化相关基因COL I的m RNA相对表达量显著降低,P<0.05。说明IF-STH-Exos注射到HS后3 w具有更加显著的抗瘢痕作用;(2)体外实验结果显示,各组h UCMSC-Exos刺激由人包皮成纤维细胞诱导而来的肌成纤维细胞后表现出差异的抑制增殖及迁移的作用,其中,IF-STH-Exos组的抑制作用更显著,P<0.05。RT-PCR结果显示,各组h UCMSC-Exos刺激肌成纤维细胞48h后,抗纤维化相关基因DCN、COL III的m RNA相对表达量有升高的趋势,促纤维化相关基因TGF-β1的m RNA相对表达量有降低趋势且α-SMA的m RNA相对表达量显著降低,P<0.05。说明在不同的体外模拟瘢痕微环境下获取的h UCMSC-Exos作用于肌成纤维细胞后具有差异的作用,且IF-STH-Exos通过调节纤维化相关基因的表达拮抗HS的作用更明显;(3)各组h UCMSC-Exos刺激由THP1细胞诱导而来的M1型巨噬细胞后降低了趋化因子CXCL-9、与纤维化相关的基因TGF-β、与血管形成相关的基因VEGF及炎症因子IL-6的m RNA相对表达水平,且IF-STH-Exos的相关效果最显著,P<0.05,IL-1β的m RNA相对表达水平也有降低趋势,趋化因子CXCL-13的m RNA相对表达水平则有升高趋势。说明h UCMSC-Exos表现出促M1型向M2型巨噬细胞转化的趋势并通过调节微环境的炎症反应程度及抗纤维化作用拮抗HS的形成。结论:(1)不同的疾病微环境模拟物刺激h UCMSCs后分泌的h UCMSCs-Exos表现出差异的抗瘢痕治疗作用。(2)STH与IF联合刺激h UCMSCs可提高h UCMSC-Exos的抗瘢痕作用。
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