猫脂肪间充质干细胞的微球培养及其在毛发再生治疗中的应用

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yifanjiawei
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细胞的三维(Three-Dimensional,3D)培养是使细胞在三维的空间中立体生长的细胞培养方式,相较于普通的二维(Two-Dimensional,2D)培养,3D培养条件提供了优越的生物学结构,使细胞保持良好的生长,细胞的生存环境更接近于体内。脂肪间充质干细胞(Adipose-Derived Mesenchymal Stem Cells,ADMSCs)来源于脂肪组织,取材方便、对供体的损伤和不适程度最小、免疫原性更低,且具备基本的干细胞特性和功能,有利于各类研究和应用的开展。基于MSCs在体内主要通过旁分泌功能和免疫调节发挥治疗作用,而3D培养可以增加MSCs的多种细胞因子分泌量,因此,使用3D培养的ADMSCs理论上可以达到更好的治疗效果。动物脱毛可由多种病因造成,其中,患癌症的动物接受化疗后面临的脱毛问题也逐渐成为研究人员的关注点。临床数据表明,MSCs有助于减轻化疗药物引起的组织损伤,主要治疗机制是通过为功能细胞建立保护性微环境。因此,通过MSCs移植治疗改善动物化疗后脱毛将是提高动物福利以及增加动物生产的方法之一。本研究使用牛皮脱细胞真皮基质构建微球,将ADMSCs置于3D空间中培养,检测其干性基因的表达以及与干性、治疗相关的细胞因子分泌量。并且,本研究在活体动物模型中比较了微球培养的ADMSCs和2D培养的ADMSCs在移植治疗中的效果。使用6周龄的C57小鼠建立生长期脱毛模型,经过观察小鼠脱毛程度以及检测血清中与毛囊的细胞凋亡和毛囊退行相关的粘附因子,确定化疗后脱毛模型的建立。随后分别皮下注射2D和3D培养的ADMSCs进行移植治疗,分别以注射PBS和微球移植治疗作为模型对照组和3D对照组。通过检测治疗后各组皮肤的毛囊数量、毛囊中细胞增殖数量以及血清中粘附因子的含量,评估了微球对治疗效果的影响,同时对2D和3D培养的ADMSCs的治疗效果进行评估。具体结果如下:1.3D培养的ADMSCs具有更高的干性和细胞因子分泌量细胞接种相同时间后,通过检测2D组和3D组ADMSCs的干性基因在转录水平的表达量以及细胞因子的分泌量,结果显示3D培养的ADMSCs干性基因Sox2和Oct4的表达量较2D培养有显著上升,Nanog的表达量也存在上升趋势;3D培养后ADMSCs的细胞因子TSG-6和EGF分泌量较2D培养有显著上升,TGF-β的分泌量也有上升趋势。表明3D培养的ADMSCs较2D培养具有更高的干性和细胞因子分泌量。2.3D培养的ADMSCs具有更优异的移植治疗效果小鼠分为对照组(Con组)、模型对照组、2D治疗组、3D对照组和3D治疗组。HE组织学染色结果和ELISA血清粘附因子含量的检测结果显示:Con组的毛囊数量最多且毛囊的分布更接近肌纤膜,该组ICAM-1和ELAM-1含量均在正常水平;模型对照组和3D对照组皮肤组织中毛囊数量最低,且血清粘附因子含量最高,两组之间无显著差异,证明微球对毛发再生没有影响;3D治疗组的毛囊数量仅次于Con组、毛囊分布与Con组最接近,血清粘附因子含量在所有造模组中最低;2D治疗组的毛囊数量较3D治疗组显著减少,且几乎没有毛囊分布于肌纤膜附近,该组血清粘附因子含量低于3D对照组,但高于3D治疗组。Ki67免疫组化染色结果同样显示:模型对照组和3D对照组的毛囊中没有细胞增殖,而Con组、2D和3D治疗组中可检测到大量的增殖细胞。证明微球并无治疗作用,3D培养的ADMSCs促进毛发再生的能力优于2D培养的ADMSCs。实验结果综合分析表明,3D培养的ADMSCs具备更高的干性和细胞因子分泌量;3D培养后,ADMSCs在临床治疗中发挥显著的移植治疗效果,能够提高皮肤中毛囊的数量,使毛囊中的细胞增殖更多。本研究为ADMSCs在3D培养下的各项指标提供补充数据,为ADMSCs在毛发再生中的应用提供理论基础。
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