关键词:
低强度超声
骨髓间充质干细胞
糖尿病足溃疡
创面愈合
血管新生
摘要:
糖尿病足溃疡(Diabetic foot ulcer,DFU)是糖尿病最常见的并发症,是糖尿病患者被截肢的重要因素,严重影响了病人的生活质量。目前国内外对其尚无特效疗法,只能对症处理,且复发率高。寻求治疗DFU的有效方法,已经成为DFU相关研究重要任务。
干细胞具有自我更新和多向分化的潜力,这使得干细胞疗法成为促进组织再生和修复的新选择。骨髓间充质干细胞(Bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)可以摆脱细胞毒性T细胞和自然杀伤细胞的溶解等,不会引起同种异体反应。因此非常适合干细胞治疗,在DFU的治疗中显示出巨大的潜力。然而由于BMSCs不会在损伤组织中滞留,也不会存活很长时间,通常会在24小时内逐渐消失,细胞需求量大,移植后增殖活性差以及抗凋亡活性差等的限制,降低了治疗效果。因此,寻找能克服其局限性的辅助疗法显得极为重要。
低强度超声(Low-intensity ultrasound,LIUS)是一种安全有效的超声治疗方法。课题组前期研究证实,LIUS不仅能促进BMSCs的增殖、分化和迁移,LIUS预处理BMSCs还可有效增强BMSCs的抗凋亡活性,促进普通皮肤创面的愈合。结合文献报道和前期研究,认为LIUS预处理BMSCs可能对于DFU这种难愈性慢性伤口同样具有良好的疗效,因此,设计了本次研究,旨在证实LIUS与BMSCs联合应用在DFU中的疗效,并对其机制进行了探讨,以期促进干细胞在DFU临床应用中的发展。
目的
本研究旨在验证LIUS联合BMSCs对DFU的疗效,深入研究并阐明其机制,为DFU的干细胞治疗提供理论基础。
方法
1.建立SD大鼠DFU模型:(1)采用高脂高糖饮食联合腹腔注射35mg/kg链脲佐菌素建立SD大鼠2型糖尿病模型。(2)分组进行手术:包括Nt&Vl组(钝性分离股动脉鞘后截断股神经以及结扎股动脉,n=16);Nt组(仅截断股神经,n=16);Vl组(仅结扎股动脉,n=16);Control组(仅钝性分离股动脉鞘,n=16),然后在各组大鼠右后肢足背制作方形1cm×1cm溃疡创面。(3)彩色多普勒超声检测术侧血流信号。(4)步态分析观察术后步态变化。(5)观察伤口愈合情况,比较各组溃疡创面愈合率和最终愈合时间。(6)H&E染色观察创面组织病理学变化,对新生血管进行计数。(7)Masson染色观察胶原纤维生成情况。(8)免疫组化检测溃疡创面组织CD31的表达。(9)ELISA检测溃疡创面组织愈合关键因子(VEGF-A、EGF、NGF)分泌水平的变化趋势。
2.检测LIUS联合BMSCs对DFU的治疗效果:(1)建立上一部分研究中确定的SD大鼠DFU模型,分组进行治疗:包括Control组(n=30)、BMSCs组(n=30)、LIUS+BMSCs组(n=30),超声参数为声强30m W/cm2,占空比20%,频率0.3MHz,时间20min持续7d。(2)观察溃疡创面愈合情况,比较各组溃疡创面愈合率和最终愈合时间。(3)H&E染色检测溃疡创面愈合期间病理变化并计数增殖期新生血管。(4)Masson染色观察溃疡创面重塑期的胶原纤维情况。
3.探究LIUS联合BMSCs促进DFU愈合的分子机制:(1)免疫荧光染色对溃疡创面中CD86、CD206和PGP-9.5进行特异性染色。(2)ELISA检测溃疡创面中血管生成、神经元再生和再上皮化等重要过程相关因子VEGF-A、SDF-1、PDGF、CXCR4、NGF、EGF、FGF-7的变化。(3)免疫组化对溃疡愈合过程中炎症相关因子和血管内皮细胞标记物IL-1β、IL-10、IL-6、TNF-α、CD31、和TGF-β1进行特异性染色。(4)q RT-PCR分析溃疡创面中VEGF、SDF-1、CXCR4相关m RNA表达情况。(5)钙荧光探针Fluo 3-AM检测BMSCs胞内钙离子浓度。(6)RNA-Seq转录组测序检测LIUS预处理对BMSCs基因表达的影响。
结果
1.建立SD大鼠DFU模型的研究:(1)Nt&Vl组溃疡创面愈合最慢,各时间点溃疡愈合率低于其他各组(P<0.05),最终愈合时间晚于其他各组(P<0.05)。(2)Nt&Vl组和Vl组未检测到股动脉血流信号,而Control组和Nt组血流信号明显。(3)Nt&Vl组和Nt组右后肢平均输出强度率和输出面积均低于左后肢。Nt组和Nt&Vl组右后肢平均输出强度率和输出面积均低于Control组和Vl组(P<0.05)。(4)Nt&Vl组炎症浸润较其他组严重,新生血管数量少于其余组,未见皮肤附属器(毛囊,分泌腺等)。(5)Nt&Vl组溃疡创面胶原沉积少于其他组(P<0.05)。(6)Nt&Vl组和Vl组血管内皮细胞少于Control组和Nt组(