关键词:
骨髓间充质干细胞
外泌体
凋亡小体
皮肤组织再生
内皮细胞
巨噬细胞
摘要:
皮肤是人体抵御外界环境的第一道防线,易受损伤。口腔颌面部位置突出,皮肤组织更易遭受损伤。恢复创伤皮肤组织的美观和功能,是维护口腔颌面部健康的重要保障。在目前的治疗策略中,基于间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)的治疗方法展现出极大前景。MSCs具有强大的自我更新、多向分化和免疫调节能力,被用于多种疾病和组织损伤的治疗。有文献报道外源性MSCs对皮肤创伤具有一定的治疗效果,但其中的作用机制仍未阐明。近年来,MSCs的旁分泌功能受到广泛关注,包括分泌多种可溶性因子以及细胞外囊泡(Extracellular vesicles,EVs),从而参与细胞间信号转导、功能调控、和机体稳态的维持。外泌体(Exosomes)是目前研究最多的EVs,来源十分广泛,几乎所有活细胞均能够分泌。外泌体具有双层膜结构,能够包裹多种重要物质,介导细胞之间的交流。为探讨外泌体在外源性MSCs治疗皮肤创伤中的作用,我们首先在小鼠皮肤缺损模型中,验证了外源性骨髓间充质干细胞(Bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)的治疗效果,并观察到其促进创面皮肤组织血管化的现象。进一步,我们分离提取了 BMMSCs来源外泌体,在小鼠皮肤缺损模型中验证其疗效,并观察其对皮肤组织血管化水平的影响。同时,我们通过体外实验,检测了外泌体对内皮细胞血管化相关功能的影响。另外,本课题组在前期工作中发现,外源性MSCs进入宿主体内后,在短时间内会发生大量凋亡,而凋亡的MSCs通过上调自身的免疫抑制能力,同样能够促进组织损伤的修复。此外,凋亡细胞会释放大量凋亡小体(Apoptotic bodies,ABs),也是EVs的一种类型。但目前关于ABs的研究相对较少,因此其生物学功能仍不明确。为探讨ABs是否也对外源性MSCs的治疗效果有一定的贡献,我们分离提取了BMMSCs来源ABs,在小鼠皮肤缺损模型中验证其疗效。同时,通过体内外实验,明确了 BMMSCs来源ABs作用的靶细胞是巨噬细胞,并检测了其对巨噬细胞功能的影响。基于以上研究背景,设计并开展了如下实验:一、BMMSCs在小鼠皮肤缺损模型中的疗效研究1、BMMSCs的分离、培养和鉴定:取8w龄雌性C57BL/6J小鼠,自骨髓腔分离培养BMMSCs,取P2代细胞进行鉴定,包括(1)光镜下观察P0代和P2代细胞;(2)流式细胞术检测MSCs相关分子标志物的表达情况(CD11b,CD29,CD45,Sca-1,CD34,CD90,CD105,CD146);(3)克隆形成实验检测细胞克隆形成能力;(4)对细胞进行成骨和成脂诱导后,分别进行碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)染色、茜素红染色和油红O染色,检测细胞多向分化能力。2、小鼠皮肤缺损模型的建立和治疗:取8 w龄雌性C57BL/6J小鼠,建立背部全层皮肤缺损模型,使用Pluronic F-127凝胶(PF-127)混合BMMSCs,在创面局部涂覆进行治疗,分别在第0d,第3d,第7d进行3次治疗,在第0d,第3d,第7 d,第10 d,第14 d对创面进行拍照,在第14 d对愈合皮肤组织进行取材。设置两个对照组,分别是PBS处理组和PF-127凝胶处理组。(1)计算伤口愈合率,统计体重变化;(2)制作皮肤组织石蜡切片,分别进行H&E染色和Masson染色,观察皮肤组织恢复情况;(3)制作皮肤组织冰冻切片,通过免疫荧光染色检测角蛋白14(Cytokeratin 14,KRT14)和 CD31 的表达情况。二、BMMSCs来源外泌体在小鼠皮肤缺损模型中的疗效研究1、BMMSCs来源外泌体的分离和鉴定:采用超速离心法,分离提取BMMSCs来源外泌体,并进行鉴定,包括(1)在透射电子显微镜下观察外泌体形貌特征;(2)通过粒径分析仪对外泌体的粒径大小和分布情况进行分析;(3)Western blot检测外泌体分子标志物表达情况(CD81,CD63,TSG101)。2、小鼠皮肤缺损模型的建立和治疗:取8 w龄雌性C57BL/6J小鼠,建立背部全层皮肤缺损模型,使用PF-127凝胶混合BMMSCs来源外泌体,在创面局部涂覆进行治疗,分别在第0d,第3d,第7 d进行3次治疗,在第0d,第3d,第7 d,第10 d,第14 d对创面进行拍照,在第14 d对愈合皮肤组织进行取材。设置两个对照组,分别是PBS处理组和PF-127凝胶处理组。(1)计算伤口愈合率,统计体重变化;(2)制作皮肤组织石蜡切片,进行H&E染色和Masson染色,观察皮肤组织恢复情况;(3)制作皮肤组织冰冻切片,通过免疫荧光染色检测KRT14和CD31的表达情况。三、BMMSCs来源外泌体对内皮细胞功能的影响1、体外外泌体吞噬实验:使用