抗整合素αL抗体的全身递送减少小鼠烧伤创面早期巨噬细胞募集、炎症和瘢痕形成

Systemic Delivery of Anti-Integrin αL Antibodies Reduces Early Macrophage Recruitment, Inflammation, and Scar Formation in Murine Burn Wounds

作者信息Xanthe L Strudwick, Damian H Adams, Natasha T Pyne, Michael S Samuel, Rachael Z Murray, Allison J Cowin
PMID33124967
发布时间2020-12
DOI10.1089/wound.2019.1035

实验完整度

包含人源样本实验、小鼠烫伤模型、免疫组化、ELISA、SHG显微成像、宏观瘢痕评分等多层级验证,且包含功能验证和机制验证。

主要模型

小鼠部分厚度烫伤模型(BALB/c小鼠) 人烧伤患者血液单核细胞和烧伤组织巨噬细胞

重点核对

BALB/c小鼠,部分厚度烫伤(65°C,45秒) 抗整合素αL功能阻断抗体(M17/4,50μg,尾静脉注射,伤后24小时) 同型对照IgG(50μg,尾静脉注射) 免疫组化检测巨噬细胞(F4/80)、中性粒细胞(NIMP-R14)、肌成纤维细胞(αSMA) ELISA检测TNFα、IL-10、TGFβ1

摘要

目的:创面愈合早期巨噬细胞募集增加导致过度炎症反应,与纤维化和瘢痕形成增加相关。这种募集依赖于单核细胞表面的整合素,这些整合素调节其从循环中迁移和外渗至创面部位,并在那里分化为巨噬细胞。本研究旨在确定抑制单核细胞从循环外渗至烧伤创面是否会减少烧伤创面中的巨噬细胞数量,并导致炎症和瘢痕形成减少。方法:在小鼠上制造烫伤,并在损伤后第1天通过静脉注射整合素αL(αL)功能阻断抗体进行治疗。使用宏观和微观创面参数以及免疫组化检测炎症细胞标志物、细胞因子和胶原沉积,评估抑制巨噬细胞募集至烧伤创面的效果。结果:给予整合素αL抗体治疗后第3天,烧伤创面相关巨噬细胞减少了54.7%,第7天恢复到正常水平。巨噬细胞的减少伴随炎症介质(包括肿瘤坏死因子-α(TNFα)和Il-10)以及促瘢痕形成转化生长因子β1(TGFβ1)的减少。这种减轻的炎症反应还与α平滑肌肌动蛋白(αSMA)表达减少以及较低胶原I/III比率的瘢痕形成减少总体趋势相关。创新:使用整合素αL功能阻断抗体治疗烧伤可减少烧伤创面的炎症。结论:这些结果表明,减少巨噬细胞浸润至烧伤创面可能导致烧伤损伤后早期炎症反应减轻和瘢痕形成减少。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
抑制循环中单核细胞向烧伤创面的外渗是否能够减少创面巨噬细胞数量,从而减轻炎症反应和瘢痕形成?
核心机制
抗整合素αL抗体通过阻断LFA-1依赖的单核细胞外渗,减少早期创面巨噬细胞浸润,进而降低TNFα、IL-10、TGFβ1等炎症和促纤维化介质,减少肌成纤维细胞(αSMA)并改善瘢痕胶原组成。
主要证据
小鼠烫伤模型中人源样本验证、免疫组化和ELISA显示创面巨噬细胞减少、炎症因子降低,胶原I/III比率更接近正常组织,且瘢痕宏观评分改善。
研究意义
该研究提示抗整合素αL疗法有潜力作为减少烧伤后炎症和瘢痕形成的治疗策略,为烧伤治疗提供了新思路。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

人源样本验证整合素αL表达

确认烧伤患者单核细胞和巨噬细胞中整合素αL的表达水平。

从5例烧伤患者血液和烧伤组织分别纯化单核细胞和巨噬细胞,使用Western blot检测CD11a表达并进行定量分析。

2

小鼠烫伤模型及抗体处理

建立小鼠烫伤模型,并在伤后24小时全身给予抗整合素αL抗体,评估其对创面愈合的影响。

对BALB/c小鼠背部制造部分厚度烫伤,伤后24小时尾静脉注射抗αL抗体或对照IgG,在多个时间点取材分析。

3

创面闭合和组织学分析

评估抗αL治疗对创面闭合和上皮再形成的影响。

在不同时间点拍摄创面图像,测量创面面积;制作组织切片,进行HE染色,测量愈合伤口长度和上皮间隙。

4

炎症细胞和细胞因子检测

评估抗αL治疗对创面炎症细胞浸润和细胞因子表达的影响。

使用免疫组化检测中性粒细胞和巨噬细胞数量,ELISA检测TNFα、IL-10和TGFβ1的水平。

5

肌成纤维细胞和血管评估

评估抗αL治疗对肌成纤维细胞(αSMA+)和血管形成的影响。

免疫组化检测αSMA和CD31表达,计数αSMA+CD31-细胞。

6

瘢痕评估

评估抗αL治疗对瘢痕外观、胶原组成和血管性的影响。

进行宏观评分、分光光度计测量红斑,免疫组化检测胶原I和III,双光子SHG显微成像分析胶原纤维。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
抗人CD11a抗体BD Biosciences610826
NIMP-R14抗体Santa Cruz Biotechnologysc-59338
F4/80抗体Bio-Rad LaboratoriesMCA497G
YM-1抗体StemCell Technologies60130
αSMA抗体DAKOM0851
CD31抗体Abcamab28364
胶原I抗体Rockland#600-401-103-0.5
胶原III抗体Rockland#600-401-105-0.5
羊抗大鼠Alexa Fluor 488二抗InvitrogenA11006
羊抗兔Alexa Fluor 488二抗InvitrogenA11008
羊抗兔Alexa Fluor 568二抗InvitrogenA11011
羊抗鼠Alexa Fluor 633二抗InvitrogenA21050
羊抗兔Alexa Fluor 635二抗InvitrogenA31577
DAPISigma Aldrich--
整合素αL功能阻断抗体eBioscienceES-16-0111-85
同型对照IgGeBioscienceES-16-4321-85
AllPrep RNA/蛋白质提取试剂盒Qiagen80404
MoBio研磨珠管MoBio13113-50
Bullet Blender Storm 24匀浆器Next Advance--
ELISA MAX™ Deluxe小鼠TNF-α试剂盒BioLegend#430905
ELISA MAX Deluxe小鼠IL-10试剂盒BioLegend#431414
LEGEND MAX™总TGF-β1 ELISA试剂盒BioLegend#436707
Decloaking Chamber抗原修复仪Biocare Medical--
猪胰腺胰蛋白酶Sigma Aldrich--
奥林巴斯IX83显微镜Olympus--
DP80相机Olympus--
双光子激光扫描显微镜Zeiss--
钛蓝宝石飞秒激光器Newport Mai Tai--
LSM 710扫描模块Zeiss--
DermaLab Combo皮肤检测仪CyberDERM--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
人源样本验证
患者数量(5例),采样时间(伤后9天),单核细胞和巨噬细胞纯化方法
阅读提示:Materials and Methods - Human studies
动物模型建立
小鼠品系(BALB/c)、年龄(10周龄)、性别(雄性)、烫伤面积(69mm²)、烫伤温度(65°C)和时间(45秒)、对照组设置
阅读提示:Materials and Methods - Animal studies
抗体处理
抗体克隆(M17/4)、剂量(50μg)、给药途径(尾静脉注射)、给药时间(伤后24小时)、对照抗体(同型IgG)
阅读提示:Materials and Methods - Animal studies
免疫组化和荧光定量
抗体浓度、孵育条件(时间、温度)、抗原修复方法、图像采集参数(物镜倍数等)、阳性细胞计数方法
阅读提示:Materials and Methods - Immunohistochemistry
ELISA和蛋白提取
组织取材(烧伤半份)、蛋白提取方法、ELISA试剂盒(TNFα、IL-10、TGFβ1)、归一化方法(mg总蛋白)
阅读提示:Materials and Methods - Cytokine measurement
瘢痕评估
瘢痕评分参数(VAS、颜色、纹理等)、DermaLab测量方式、胶原I/III比值计算、SHG成像参数(激发波长、信号收集)
阅读提示:Materials and Methods - Burn wound assessment、Collagen assessment;Figure 5 legend