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背景: 间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSC)是一类有自我更新和多向分化能力的纤维细胞样成体干细胞。近年来,由于MSC的多向分化和免疫调节能力,MSC移植在再生医学和炎症性疾病领域备受青睐。MSC的免疫抑制功能需要大量细胞才能起到作用,而回输大剂量的MSC可能会诱发急性肺栓塞、肝栓塞、肾栓塞、发热和皮疹等副作用。因此,提高单个MSC的免疫抑制能力对于提高细胞治疗效力,减少不良反应,降低治疗成本等具有重要意义。近年来电磁辐照作为一种物理治疗方式,越来越引起大众的关注,尤其是其安全、非侵入性及经济的特点,使电磁场成为在伤口修复、骨折愈合及抗肿瘤治疗等方面的研究热点之一。电磁场的生物学效应主要发生在细胞膜上,电磁场辐照在细胞膜上产生附加电位,改变胞膜的离子通透性,从而使细胞在静息电位的基础产生一个新的跨膜电位。目前,已有大量实验证实电磁场辐照可调节间充质干细胞的增殖及分化能力,但尚缺少电磁场辐照对间充质干细胞免疫调节能力的影响的研究报道。 目的: 本研究旨在探究50HZ1mT脉冲电磁场(pulsed electromagnetic field, PEMF)对脐带MSC免疫调节能力的影响,及其安全性评价,为提高细胞治疗效力提供理论基础。 方法: 1. PEMF:调节装置参数使磁场稳定在50Hz1mT;将对数生长期脐带MSC置于磁场强度区域内,室温环境中密闭培养。 2.最佳辐照时间:脐带MSC密封后置于室温条件下50HZ1mT PEMF中每天分别辐照3、4、5h,连续处理3天,MTT实验检测细胞活性变化。 3.免疫调节能力变化:分别经PEMF、IFN-γ及两者联合处理后,Real-time PCR检测脐带MSC COX2、IL-10、IDO、HGF和TGF-β等基因mRNA表达水平变化。收集上述IFN-γ组与IFN-γ和PEMF联合处理组MSC的上清,用于培养经LPS刺激的炎性细胞THP-1,Real-time PCR检测不同处理组IL-1β和NF-κB等炎性因子mRNA表达水平变化。 4.安全性评价:流式细胞仪检测PEMF辐照后脐带MSC活性氧(ROS)及凋亡水平变化,单细胞凝胶电泳分析PEMF对脐带MSC DNA损伤的影响。 结果 1.脐带MSC经PEMF辐照后细胞活性增强,其中辐照4h对细胞活性的促进作用最为明显(p<0.05)。对照组细胞密封后置于培养箱外室温环境,3h与4h组细胞活性没有明显差异,5h组细胞活性受到抑制;PEMF辐照组细胞,4h组细胞活性较3h组升高,而连续辐照5h后细胞活性显著降低(p<0.05)。 2.PEMF辐照促进COX2、HGF、IL-10、IDO和TGF-β等免疫调节因子mRNA的表达,但无显著性差异(p>0.05);对于IFN-γ和PEMF联合处理组,COX2、HGF、IDO和TGF-β等免疫调节因子mRNA表达水平显著上调(p<0.05)。IFN-γ和PEMF联合处理组上清液可显著抑制炎性细胞NF-κB炎性通路的激活(p<0.05)而对炎性因子IL-1β的抑制作用不明显(p>0.05)。 3.50 HZ1mT PEMF辐照对脐带MSC活性氧水平、DNA损伤及细胞凋亡率没有明显影响(p?0.05)。 结论: 1.对于IFN-γ激活的MSC,50HZ1mT PEMF可显著上调COX2、HGF、IDO和TGF-β等基因mRNA表达水平,从而增强脐带MSC的免疫调节能力。 2.50HZ1mT PEMF对脐带MSC ROS水平、凋亡及DNA损伤没有明显影响,为证实PEMF的安全性提供理论依据。