人脐带间充质干细胞减轻小鼠肺气肿严重程度

Reduction of Emphysema Severity by Human Umbilical Cord-Derived Mesenchymal Stem Cells in Mice.

作者信息Vincent Laiman, Yueh-Lun Lee, Yu-Wei Hou, Yu-Ting Fang, You-Yin Chen, Yu-Chun Lo, Didik Setyo Heriyanto, Shu-Chi Lan, Chia-Ling Chen, Xiao-Yue Chen, Kang-Yun Lee, Jer-Hwa Chang, Hsiao-Chi Chuang
PMID36012176
发布时间2022-08-10
DOI10.3390/ijms23168906

实验完整度

中

包含小鼠模型、体外细胞培养、功能学检测(CT、氧饱和度)、组织学与分子检测(MLI、免疫荧光),但缺乏独立证据层级,未进行Western blot验证。

主要模型

PPE诱导的C57BL/6JNarl小鼠肺气肿模型 hUC-MSCs

重点核对

hUC-MSC给药剂量:低剂量3×10^6 cells/kg BW,高剂量10^7 cells/kg BW 给药方式:尾静脉注射 PPE诱导剂量:0.2 IU,经气管内滴注,共3次,间隔2周 动物品系:雄性7周龄C57BL/6JNarl小鼠 检测时间点:hUC-MSC给药后2周(第54、55天CT和运动氧饱和度,第56天处死)

摘要

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是全世界慢性肺病患者发病和死亡的主要原因。间充质干细胞(MSCs)已被证明可调节免疫调节、抗炎和再生反应。然而,人脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)对COPD肺部病理生理的影响仍不清楚。我们旨在研究hUC-MSCs在猪胰腺弹性蛋白酶(PPE)诱导的肺气肿模型中对肺气肿严重程度和Yes相关蛋白(Yap)磷酸化(p-Yap)的作用。我们观察到,在肺气肿小鼠中,通过静脉注射107 cells/kg体重的hUC-MSCs,胸部计算机断层扫描(CT)测量的肺气肿百分比(标准化为总肺体积)和运动性氧饱和度下降显著降低(p < 0.05)。一致地,通过平均线性截距(MLI)评估的肺气肿指数在给予3 × 10^6和10^7 cells/kg体重的hUC-MSCs后显著降低(p < 0.05)。PPE引起的淋巴细胞、单核细胞和脾脏中分化簇4阳性(CD4+)淋巴细胞的变化被hUC-MSCs给药显著逆转(p < 0.05)。升高的中性粒细胞/淋巴细胞比率在3 × 10^6和10^7 cells/kg体重的hUC-MSCs组中显著降低(p < 0.05)。支气管肺泡灌洗液(BALF)中较高水平的肿瘤坏死因子(TNF)-α、角质形成细胞趋化因子(KC)和乳酸脱氢酶(LDH)在hUC-MSCs给药后显著降低(p < 0.05)。肺气肿小鼠II型肺泡上皮细胞(AECII)中降低的p-Yap/Yap比率被hUC-MSCs显著升高(p < 0.05)。总之,hUC-MSCs的给药改善了PPE诱导的肺气肿小鼠的多种病理生理特征。hUC-MSCs治疗肺气肿的有效性为未来MSCs在COPD患者中的临床研究提供了必要且重要的基础。

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
hUC-MSCs对PPE诱导的肺气肿小鼠的肺气肿严重程度、免疫细胞谱和Yap磷酸化的影响及其相关机制。
核心机制
hUC-MSCs通过增加AECII细胞中Yap的磷酸化,可能抑制Yap核转位,从而减轻炎症反应并促进肺泡修复。
主要证据
hUC-MSCs降低肺气肿百分比和MLI,改善运动氧饱和度,降低BALF中TNF-α、KC和LDH水平,逆转淋巴细胞、单核细胞和脾脏CD4+ T细胞的变化,并增加AECII中p-Yap/Yap比值。
研究意义
hUC-MSCs对肺气肿的治疗效果为未来MSCs在COPD患者中的临床研究提供了基础。

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

建立肺气肿小鼠模型

通过PPE诱导建立肺气肿模型,模拟COPD相关肺气肿。

雄性C57BL/6JNarl小鼠经气管内滴注0.2 IU PPE(或PBS)共三次,间隔2周(第0、14、28天)。

2

hUC-MSC制备与给药

评估hUC-MSCs对肺气肿的干预效果。

在第42天,将小鼠随机分为对照组、PPE组、低剂量hUC-MSC组和高剂量hUC-MSC组,通过尾静脉注射hUC-MSCs或载体。

3

评估肺气肿严重程度和功能

检测hUC-MSCs对肺气肿形态和功能的影响。

在第54天进行胸部CT扫描,第55天进行运动氧饱和度测试,第56天处死动物并收集样本。

4

评估炎症细胞和细胞因子

检测hUC-MSCs对全身和肺部炎症反应的影响。

收集BALF和血清,进行细胞计数和细胞因子检测;通过流式细胞术分析脾脏淋巴细胞亚群。

5

检测AECII中Yap磷酸化

探讨hUC-MSCs是否通过调节Hippo通路影响AECII功能。

通过免疫荧光染色检测肺组织中SPC+ AECII细胞的Yap和p-Yap表达,并计算p-Yap/Yap比值。

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
猪胰腺弹性蛋白酶Sigma-Aldrich--
α-MEM培养基Invitrogen--
胎牛血清Invitrogen--
碱性成纤维细胞生长因子Peprotech--
庆大霉素----
人脐带间充质干细胞Meridigen Biotech--
Skyscan 1176微型CTBruker--
Avizo 7.0软件FEI--
脉搏血氧仪系统BIOPAC System--
ProCyte Dx血液分析仪IDEXX Laboratories--
Foxp3/转录因子染色缓冲液套装eBioscience--
FlowJo软件TreeStar--
IL-6 ELISA试剂盒ThermoFisher--
CXCL1/KC ELISA试剂盒R&D Systems--
TNF-α ELISA试剂盒ThermoFisher--
LDH检测试剂盒ThermoFisher--
抗SFTPC抗体Signalway32459
抗Yap抗体Proteintech66900-1-Ig
抗p-Yap抗体AbcamAB76252
FITC标记二抗AbcamAB150077,
DAPI染色液AbcamAB104139
共聚焦荧光显微镜LeicaTCS
SPOT成像软件SPOT Imaging--
ImageJ软件----

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
动物模型
小鼠品系:C57BL/6JNarl,雄性,7周龄;PPE剂量:0.2 IU,气管内滴注,共3次,间隔2周
阅读提示:参见4.1 Animals 和4.2 Emphysema Mouse Model
hUC-MSC给药
hUC-MSC剂量:低剂量3×10^6 cells/kg BW,高剂量10^7 cells/kg BW;给药方式:尾静脉注射;时间:PPE处理后第42天
阅读提示:参见4.3 hUC-MSC Preparation 和4.4 Experimental Design
肺气肿评估
CT扫描参数:50 kVp, 500 μA;肺气肿百分比阈值:-900至-200 HU;MLI评估:10个不重叠视野
阅读提示:参见4.5 Micro-CT 和4.6 Micro-CT Image Quantitative Analysis,以及4.11 Mean Linear Intercept (MLI)
炎症评估
BALF细胞计数和细胞因子检测;NLR计算;脾脏CD4+ T细胞流式分析
阅读提示:参见4.8 BALF Cell Counting 和4.9 Flow Cytometry,以及4.10 Biochemical Analysis
Yap磷酸化检测
免疫荧光染色抗体:抗SFTPC、Yap、p-Yap;图像分析:共聚焦显微镜,计算p-Yap/Yap比值
阅读提示:参见4.12 Immunofluorescence (IF) Staining