hASCs及其CM对大鼠皮肤烧伤修复的作用与机制研究

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目的:  观察并比较人脂肪干细胞(human adipose-derived stem cells, hASCs)、脂肪干细胞条件培养基(human adipose-derived stem cells-conditioned medium, hASCs-CM)和大鼠成纤维细胞(dermal fibroblast, DF)对皮肤烧伤的修复作用,寻找脂肪干细胞修复皮肤作用中的关键分子和可能的干预因素。  方法:  1.利用胶原酶消化法对ASCs进行分离培养,绘制细胞生长曲线;应用流式细胞仪对P2、P3、P5的ASCs进行表面标志物检测;应用诱导分化培养基对ASCs向成脂、成软骨和成骨方向进行诱导分化,分化后分别行油红O、阿尔辛蓝和茜素红特殊染色鉴定;应用免疫荧光技术和PT-PCR技术对P1、P2、P5、P6细胞中Oct4和Sox2的表达情况进行分析。  2.收集获得正常、高碳酸和TGF-β1诱导三种培养条件下的hASCs-CM,检测hASCs-CM中分泌的多种生长因子VEGF、bFGF、 IGF-1和EGF。数据采用SPSS17.0统计软件进行方差分析。  3.胶原酶 P消化法培养新生小鼠真皮层成纤维细胞,并进行传代、冻存和复苏。  4.选用200±20g的SD大鼠,建立III度烧伤模型。随机分为盐水对照组、MDF移植对照组、hASCs组、hASCs-CM组检测大鼠皮肤损伤修复情况。同时在7d、15d、21d和28d采集标本,并进行拍照。行HE染色观察大鼠烧伤皮肤组织的病理结构,通过图像分析软件比较创面愈合率。  5.用抗人线粒体抗体检测烧伤组织中人线粒体表达,进一步了解hASCs在损伤组织的分布情况。分别采集7d、15d、21d和损伤皮肤用免疫组化方法检测MMP1、MMP9、III、Ⅳ型胶原蛋白的表达情况,并用IPP6.0软件测OD值进行半定量分析,结果采用SPSS17.0软件进行方差分析。  结果:  1.原代及传代培养ASCs呈成纤维样贴壁生长,形态均一,细胞群体倍增时间为31h。各代ASCs均表达CD29、CD44、CD90和CD105,不表达CD34和CD45,也不表达CD8a、CD56和CD69;成脂、成软骨和成骨诱导后染色鉴定结果均为阳性;Oct4在P1、P2细胞中的表达位于细胞核内,而在P5、P6细胞的表达则位于胞质;Sox2在P1、P2细胞的胞质中表达,而在P5、P6细胞的胞质中几乎不表达。Oct4随着传代次数表达是逐渐减少的,Sox2在 P1、P2细胞中可检测到RNA的表达,P5、P6细胞中无RNA表达。  2.与正常对照组比较,高碳酸环境组和TGF-β1组的ASCs-CM的VEGF、EGF、bFGF和IGF-1的含量明显增多,差异具有统计学意义(P<0.01);TGF-β1组与高碳酸环境组的VEGF、bFGF和 IGF-1相比,差异具有统计学意义(P<0.01),EGF组差异无统计学意义(P=0.086)。  3.新生小鼠背部皮肤经酶消化法后12-36h有贴壁细胞。细胞呈短梭形、多角形或不规则形。2~3 d后细胞数量迅速增加成75%-90%汇合,传代细胞逐渐变为长梭形,胞质向外伸出伪足,细胞核呈卵圆形,居中。传代后细胞形态较为均一,排列规则,呈平行状、放射状、旋涡状生长。  4.统计烧伤创面的愈合率,结果表明细胞移植14d后,ASCs移植治疗组的愈合率为47.63%与ASCs-CM组(40.18%)、MDF组(37.85%)和盐水对照组(31.83%)相比具有统计学差异(P<0.05)。在21d和28d与盐水组相比,ASCs-CM组和DF组有一定的促进作用。ASCs移植组的皮肤愈合速度最快,肉芽组织成熟,胶原排列整齐,毛细血管较少,皮肤结构层次较清晰,且表面有毛长出。这提示ASCs在烧伤修复中有着很强的促进作用。  5.随着时间的推移,ASCs主要分布在创面。ASCs组在14d和21d III型胶原的表达量高于其他组,但7d时的表达量与其他组无统计学差异。ASCs组在14d和21d MMP1的表达量高于其他组,但7d时的表达量与其他组无统计学差异。不同时间点各组的Ⅳ型胶原表达量较少,差异无统计学意义。各组不表达MMP9。  结论:  1.通过对脂肪干细胞(ASCs)的原代及传代培养,研究了多能性分子Oct4和Sox2在ASCs中的表达,为ASCs的优化培养提供了线索和依据。  2.在高碳酸环境和 TGF-β1诱导下,ASCs-CM中的生长因子含量均升高,而TGF-β1作用更明显,对ASCs-CM应用于临床提供了理论依据。  3. ASCs移植组的皮肤愈合速度最快,皮肤结构层次较清晰,且表面有毛长出。这提示ASCs在烧伤修复中有着很强的促进作用。  4. ASCs通过上调III型胶原和MMP1的表达,减少Ⅰ型胶原的合成和瘢痕形成,改善了Ⅰ/III型胶原的比例,促进烧伤的修复,为后续研究提供了思路和线索。  5.在烧伤修复的早中期,各组表达少量的Ⅳ型胶原,不表达 MMP9。由于Ⅳ型胶原在表皮功能的重塑和瘢痕形成中有着重要的作用。后续研究中可延长时间观察其变化,进一步了解其在烧伤修复中的作用。
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