人子宫内膜间充质基质/干细胞改善小鼠受损子宫内膜的再生

Endometrial mesenchymal stromal/stem cells improve regeneration of injured endometrium in mice.

作者信息Tianqi Li, Rachel W S Chan, Raymond H W Li, Ernest H Y Ng, Songying Zhang, William S B Yeung
PMID38347646
期刊Biol Res
发布时间2024-02-13
DOI10.1186/s40659-024-00484-3

实验完整度

研究包含体内动物模型(电凝损伤NOD-SCID小鼠)及体外细胞分离与标记,并通过组织学、免疫组化、免疫荧光、Western blot、qPCR及生育力测试进行多层次验证。

主要模型

人子宫内膜间充质干细胞(eMSC) NOD-SCID小鼠电凝子宫内膜损伤模型

重点核对

eMSC分离:CD140b+CD146+细胞经磁珠分选获得,第1-4代使用 细胞移植:5×10^5 eMSC(CM-Dil标记)溶于20 μL PBS,损伤后立即宫腔注射 对照组:20 μL PBS同样注射 时间点:术后第3、7、14天取材,每组每个时间点n=8(4个子宫角用于组织学,4个用于基因/蛋白检测) 生育力测试:术后第5天与雄鼠交配,见栓后妊娠第8天评估着床位点

摘要

背景:人子宫内膜组织的每月再生由人子宫内膜间充质基质/干细胞(eMSC)维持,该细胞群共表达血管周围标志物 CD140b 和 CD146。在存在宫腔粘连的情况下,子宫内膜再生受损,导致不孕、复发性流产和胎盘异常。几种体细胞干细胞已被用于修复动物模型中的受损子宫内膜,并报告了成功妊娠。然而,子宫内膜干细胞修复受损子宫内膜的能力仍然未知。方法:对 NOD/SCID 小鼠左侧子宫角进行电凝,造成子宫内膜损伤。然后将人 eMSC 或 PBS 注射到左侧受损子宫角,而右侧正常子宫角作为对照。在不同时间点(第 3、7 和 14 天)处死小鼠,通过组织学染色观察子宫内膜形态变化以及子宫内膜损伤和修复程度。使用 qPCR 评估各种炎症标志物的基因表达。通过生育力测试评估修复后子宫内膜的功能。结果:人 eMSC 成功整合到受损子宫角,其表现显著的形态恢复。此外,eMSC 组的子宫内膜比 PBS 组显示出更好的细胞增殖和腺体形成。尽管两组之间的血管数量相似,但 eMSC 组中 VEGF-α 的基因表达显著增加。此外,eMSC 对小鼠子宫内膜的基质和上皮成分的再生有积极影响,通过显著更高的波形蛋白和 CK19 蛋白表达表明。在 eMSC 组中还观察到子宫内膜纤维化减少和纤维化标志物下调。eMSC 组的抗炎因子 Il-10 基因表达显著更高,促炎因子 Ifng 和 Il-2 的 mRNA 水平更低,表明 eMSC 在调节炎症反应中的作用。eMSC 组比 PBS 组显示出更高的着床位点,表明新出现的子宫内膜衬里的存在使子宫内膜容受性更好。结论:我们的研究结果表明 eMSC 改善了小鼠受损子宫内膜的再生。

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
人子宫内膜间充质干细胞能否修复电凝损伤的小鼠子宫内膜并恢复其功能?
核心机制
eMSC 通过促进细胞增殖、血管生成、腺体形成及上皮和基质再生,同时下调促炎因子(如 Ifng、Il-2)和上调抗炎因子(如 Il-10),并减少纤维化,从而改善子宫内膜再生和容受性。
主要证据
组织学显示 eMSC 组子宫内膜厚度和完整性恢复;免疫荧光显示 Ki67 增殖细胞增加,CD31 血管数量相似但 Vegfa 基因表达升高;Western blot 显示 vimentin 和 CK19 蛋白表达升高;Masson 染色显示纤维化面积减少,Fn1 和 Acta2 表达降低;生育力测试显示 eMSC 组着床位点增多。
研究意义
该研究为首次利用 CD140b+CD146+ eMSC 修复受损子宫内膜的体内研究,为宫腔粘连等疾病的细胞治疗提供了新选择。

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

人子宫内膜基质细胞分离与 eMSC 分选

获取用于移植的 CD140b+CD146+ eMSC。

从36名女性的子宫内膜组织中分离出基质细胞,经胶原酶消化、密度梯度离心和免疫磁珠去除白细胞和上皮细胞后,通过两次阳性磁珠分选获得 CD140b+CD146+ eMSC。

2

小鼠子宫内膜损伤模型建立与 eMSC 移植

建立子宫内膜损伤模型并评估 eMSC 移植后的修复效果。

对6周龄 NOD-SCID 雌鼠左侧子宫角进行电凝损伤,随即宫腔注射 eMSC 或 PBS,右侧子宫角作为正常对照。

3

eMSC 体内定位与迁移检测

验证移植的 eMSC 能否整合并迁移至受损子宫内膜。

使用 CM-Dil 标记 eMSC,移植后通过荧光显微镜观察其在子宫角内的分布,并用 CD140b/CD146 免疫荧光染色检测标志物表达。

4

子宫内膜形态学评估

比较各组子宫内膜形态恢复和厚度变化。

通过 H&E 染色观察形态,并测量子宫内膜厚度。

5

细胞增殖与血管生成评估

评估 eMSC 对子宫内膜细胞增殖和血管形成的影响。

通过 Ki67 免疫荧光染色评估增殖指数,通过 CD31 免疫荧光染色评估血管数量,并检测 Vegfa 基因和蛋白表达。

6

上皮和基质成分分析

评估 eMSC 对子宫内膜上皮和基质再生的作用。

通过免疫组化检测 CK19 评估腺体数量,通过 Western blot 检测 vimentin 和 CK19 蛋白表达。

7

纤维化评估

评估 eMSC 对子宫内膜纤维化的影响。

通过 Masson 三色染色评估胶原沉积,并通过 qPCR 检测纤维化标志物 Fn1、Col1a1 和 Acta2 的 mRNA 表达。

8

炎症因子表达分析

评估 eMSC 对子宫内膜炎症微环境的影响。

通过 qPCR 检测促炎因子(Ifng、Il-2、Tnfa)和抗炎因子(Il-10、Il-4)的 mRNA 表达。

9

生育力测试

评估 eMSC 移植对受损子宫内膜功能恢复的影响。

术后第5天与雄鼠合笼,见栓后妊娠第8天处死,计数各子宫角的着床位点。

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
III型胶原酶Worthington Biochemical Corporation--
脱氧核糖核酸酶IWorthington Biochemical Corporation--
Ficoll-Paque密度梯度介质GE Healthcare--
抗CD45抗体包被的DynabeadsInvitrogen--
抗CD326抗体包被的微珠Miltenyi Biotec Inc.--
纤连蛋白Invitrogen--
DMEM/F-12培养基Sigma-Aldrich--
L-谷氨酰胺Invitrogen--
青霉素Invitrogen--
胎牛血清Invitrogen--
PE偶联抗CD140b抗体R&D Systems--
抗小鼠IgG1包被的磁珠Miltenyi Biotec Inc.--
MS分选柱Miltenyi Biotec Inc.--
抗CD146抗体包被的微珠Miltenyi Biotec Inc.--
CM-Dil染料Thermo Fisher Inc.--
OCT包埋剂Sakura Finetek--
DAPI染料Invitrogen--
Masson三色染色试剂盒Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd--
过氧化氢----
山羊血清----
兔抗细胞角蛋白19单克隆抗体Bioss Antibodies--
生物素化山羊抗兔IgG二抗Invitrogen--
亲和素-生物素复合物Vector Laboratories, Inc.--
大鼠抗Ki67单克隆抗体Abcam--
兔抗CD31多克隆抗体Abcam--
山羊抗大鼠Alexa Fluor 488二抗Invitrogen--
驴抗兔Alexa Fluor 568二抗Invitrogen--
Trizol试剂Takara Bio Inc.--
PrimeScript RT试剂盒Takara Bio Inc.--
Premix Ex Taq预混液Takara Bio Inc.--
细胞裂解缓冲液Thermo Fisher Scientific--
蛋白酶抑制剂Merck--
磷酸酶抑制剂Merck--
ECL检测试剂AbFrontier--
X射线胶片Shenzhen Fumingwei Industrial Co., LTD--
Nanodrop 2000分光光度计Thermo Fisher Scientific--
7500实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
蔡司显微镜Carl Zeiss--
尼康Eclipse Ti-S荧光显微镜Nikon--

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
eMSC分离
组织来源:36名女性,年龄41-54岁;消化条件:0.3 mg/ml胶原酶III和40 µg/ml DNase I,37°C 60分钟;分选:CD140b和CD146双阳性。
阅读提示:Materials and methods: Isolation of endometrial cells and Magnetic selection
子宫内膜损伤模型
小鼠品系:6周龄NOD-SCID雌鼠;损伤方法:单极电凝,功率50W,持续3-4秒;麻醉剂量。
阅读提示:Materials and methods: Mouse endometrial injury model
eMSC移植
细胞数量:5×10^5 eMSC;注射体积:20 μL PBS;移植时间:损伤后立即。
阅读提示:Materials and methods: Mouse endometrial injury model and Fig. 1A
取材与检测时间点
取材时间:术后第3、7、14天;每个时间点每组n=8(4个用于组织学,4个用于基因/蛋白)。
阅读提示:Materials and methods: Mouse endometrial injury model and Fig. 1B
生育力测试
交配时间:术后第5天;孕鼠处死:妊娠第8天;着床位点计数。
阅读提示:Materials and methods: Fertility test and Fig. 1C
qPCR
内参基因:18S;引物序列:补充表S2;实验重复:两次。
阅读提示:Materials and methods: RNA extraction and qPCR; Supplementary Table S2
Western blot
抗体信息:补充表S3;内参:β-actin;蛋白上样量蛋白浓度平衡。
阅读提示:Materials and methods: Western blotting; Supplementary Table S3