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目的:(1)探究高糖和正常糖环境对小鼠单核巨噬细胞白血病细胞(Leukemia cells in mouse macrophage,Raw264.7)生物学功能的影响。(2)在体外研究基质细胞衍生因子-1(Stromal Cell Derived Factor-1,SDF-1)对Raw264.7细胞的毒性作用。(3)建立防止皮肤收缩的糖尿病小鼠全皮层缺损模型,腹腔注射SDF-1研究其对创面愈合的作用。(4)体内验证SDF-1在糖尿病创面愈合中的调控目标及细胞分子机制。方法:(1)培养Raw264.7细胞,分别使用高糖(25mmol/L)和正常糖(5.5mmol/L)培养基孵育Raw264.7细胞,利用Western Blot检测Raw264.7相关蛋白表达的变化。进而在体外探索高糖环境对巨噬细胞分泌SDF-1、血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor,VEGF)、C-X-C基序趋化因子受体4(C-X-C Motif Chemokine Receptor 4,CXCR4)和基质金属蛋白酶-9(Matrix Metallo Protein-9,MMP-9)的影响。(2)分别用含不同浓度的SDF-1(0、25、50、100、200ng/ml)的培养基处理Raw264.7细胞,然后利用Cell Counting Kit-8(CCK8)技术检测SDF-1对Raw264.7细胞的毒性作用。(3)接下来,对Raw264.7细胞分别给予SDF-1及其抑制剂AMD3100(SDF-1/CXCR4通路特异性抑制剂)和LY294002(PI3K/Akt通路特异性抑制剂)后,一方面Transwell实验检测Raw264.7细胞的迁移能力的变化;另一方面Western Blot检测Raw264.7细胞对VEGF、CXCR4、蛋白激酶B(Protein Kinase B,AKT)、磷酸化AKT(p-AKT)、磷脂酰肌3-激酶(Phosphatidylinositol-3-Kinase,PI3K)、磷酸化PI3K(p-PI3K)、MMP9的表达水平。验证SDF-1经PI3K/Akt通路对Raw264.7细胞生物学功能的影响。(4)选择7周龄SPF级野生型雄性C57BL/6小鼠,适应性饲养1周,腹腔注射链脲佐菌素(Streptozocin,STZ)诱导糖尿病小鼠,外科术式建立创面全皮层损伤模型。随机分组,腹腔注射SDF-1作为治疗组,生理盐水作为对照组,分别在损伤模型建立后第0、7、14、21、28天对创面愈合情况进行图像采集,利用Image J软件测定创面愈合率;切取创面组织进行H&E及MASSON染色,比较治疗组和对照组的创面愈合情况较,测量指征包括表皮的厚度、巨噬细胞浸润、毛囊皮脂腺及血管再生等;研磨创面组织进行蛋白免疫印迹法(Western Blot)检测,比较治疗组和对照组创面中VEGF、CXCR4、AKT、p-AKT、PI3K、p-PI3K、MMP9的表达情况,从而探索SDF-1在创面愈合中的作用及其细胞分子机制。结果:(1)Western Blot检测细胞分泌的蛋白发现,与正常糖相比,高糖组巨噬细胞SDF-1、VEGF、CXCR4和MMP-9的表达明显减少。说明高糖环境抑制了巨噬细胞相关细胞活性因子的表达。(2)分别使用浓度为0、25、50、100、200ng/ml的SDF-1作用Raw264.7细胞,然后利用CCK8技术检测SDF-1对Raw264.7细胞的毒性作用,结果发现Raw264.7细胞的活性没有明显区别。(3)在高糖环境下,分别用SDF-1及其抑制剂AMD3100和LY294002处理Raw264.7细胞。Transwell实验结果显示,SDF-1可以明显刺激巨噬细胞的迁移,而AMD3100和LY294002抑制巨噬细胞的迁移。Western Blot结果表明,SDF-1可以上调巨噬细胞中PI3K/Akt通路并促进VEGF和MMP9的表达。而AMD3100和LY294002发挥与其相反的作用。(4)糖尿病小鼠创面模型证实,SDF-1明显加速了皮岛的生长,小鼠的创面愈合速度加快。免疫荧光显示,在糖尿病创面愈合的第7和14天,SDF-1可以诱导更多的巨噬细胞聚集到创面,主要分布在皮肤的真皮与表皮之间;在第21天及28天,创面的巨噬细胞又明显减少。此外,在SDF-1治疗组,创面的新生血管较对照组明显增多,主要集中在创面的真皮层。HE&MASSON染色显示,与对照组相比,SDF-1明显促进糖尿病创面再上皮化和毛囊皮脂腺的增生,皮肤的结构层次更加完整。Western Blot检测创面组织蛋白发现,随着时间推移,各蛋白分子表达量逐渐增加。SDF-1治疗组在术后第14天p-PI3K达到峰值,VEGF、CXCR4、p-AKT和MMP9在术后21天达到峰值。然而,对照组的CXCR4在第28天达到峰值,VEGF、p-AKT、p-PI3K和MMP9在第21天达到峰值。此外,在创面愈合7天以后,SDF-1治疗组的蛋白表达量都比对照组高。因此,证明了SDF-1可以通过PI3K/Akt通路调控巨噬细胞的生物学功能,进而促进糖尿病创面的愈合。结论:本研究对SDF-1促进糖尿病小鼠皮肤创面愈合的细胞分子机制进行了初步探索,发现SDF-1作用于巨噬细胞,通过上调PI3K/Akt通路刺激巨噬细胞分泌VEGF和MMP9。一方面缩短炎症反应时间,促进创缘上皮化和真皮层毛囊皮脂腺增生;另一方面,介导新生血管的形成,加快创面的愈合。这为SDF-1更进一步应用于临床糖尿病创面治疗提供了理论依据,并为后续更深入的探究糖尿病创面完全愈合的细胞分子机制提供了新的思路。