构建用于创面愈合的复合细胞片:基于BMSCs与HFSCs间通讯的细胞片促进全层皮肤创面愈合

Fabricating Composite Cell Sheets for Wound Healing: Cell Sheets Based on the Communication Between BMSCs and HFSCs Facilitate Full-Thickness Cutaneous Wound Healing.

作者信息Gongjian Li, Qin Wang, Hao Liu, Zuojun Yang, Yuhan Wu, Li He, Xiaoyuan Deng
PMID37995084
发布时间2024-04
DOI10.1007/s13770-023-00614-0

实验完整度

包含体外细胞共培养、细胞片构建与表征、qRT-PCR、体内小鼠全层皮肤创面模型、组织学与免疫荧光分析等多个独立证据层级,并进行了功能验证。

主要模型

小鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs) 小鼠毛囊干细胞(HFSCs) 小鼠全层皮肤创面模型

重点核对

细胞共培养比例:BMSCs与HFSCs按1:1混合构建H/M-CS 细胞片培养时间:12天,每2天更换培养基 维生素C浓度:100 mg/mL 动物模型:8周龄雄性BALB/c小鼠,背部8 mm直径全层皮肤创面 体内分组:对照组(生理盐水)、BMSC-CS组、HFSC-CS组、H/M-CS组

摘要

背景:血管生成不足和皮肤附属器缺失是皮肤创面愈合中的关键挑战。干细胞构建的细胞片已成为一种有前景的策略,但由单一细胞类型构建的细胞片不足以提供全面的促再生微环境。方法:基于细胞间的通讯,本研究将骨髓间充质干细胞(BMSCs)和毛囊干细胞(HFSCs)共培养,构建复合细胞片(H/M–CS),用于治疗小鼠全层皮肤创面。结果:实验证实BMSCs与HFSCs之间存在细胞间通讯,这增强了两种细胞的增殖和迁移能力。细胞间通讯还上调了BMSCs中促血管生成相关细胞因子和HFSCs中促毛囊相关细胞因子的基因表达,并引起分泌的细胞外基质成分特性的改变。结论:因此,复合细胞片更有利于皮肤创面愈合,促进血管和毛囊的再生。

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
能否利用BMSCs与HFSCs之间的细胞通讯构建复合细胞片,以促进全层皮肤创面的血管和毛囊再生?
核心机制
BMSCs与HFSCs之间的细胞通讯通过上调BMSCs中VEGF、PDGF和EGF等促血管生成因子的表达,以及上调HFSCs中HGF、KGF和IGF-1等促毛囊因子的表达,同时改变细胞外基质成分(I型与III型胶原比例),从而协同促进血管生成和毛囊再生。
主要证据
间接共培养和Transwell实验显示共培养增强细胞增殖和迁移;qRT-PCR显示复合细胞片中促血管和促毛囊相关细胞因子表达上调;体内小鼠全层皮肤创面模型中,H/M-CS组创面愈合率最高,组织学染色显示血管密度和毛囊皮脂腺数量显著增加,免疫荧光显示CD31和α-SMA表达增强。
研究意义
该研究为利用细胞间通讯构建复合细胞片解决复杂创面愈合问题提供了新思路,可能为创面愈合和组织工程领域提供新的方法。

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

构建复合细胞片

利用BMSCs和HFSCs共培养,构建具有更好生物学性能的复合细胞片。

将GFP+ BMSCs和HFSCs按1:1比例混合接种于六孔板,培养于1:1混合的BMSC和HFSC培养基中,添加100 mg/mL维生素C,培养12天形成细胞片。

2

细胞片表征

验证复合细胞片的形态和成分。

通过肉眼观察、扫描电镜(SEM)、H&E染色、天狼星红染色和荧光显微镜对细胞片进行表征。

3

细胞共培养功能验证

评估BMSCs和HFSCs共培养对细胞增殖和迁移的影响。

采用CCK-8法检测细胞增殖活性;细胞划痕实验检测迁移能力;Transwell实验检测细胞间迁移相互作用。

4

基因表达分析

检测复合细胞片中与血管生成和毛囊再生相关细胞因子的基因表达水平。

提取细胞片总RNA,进行qRT-PCR检测KGF、HGF、IGF-1、VEGF、PDGF、EGF等基因的表达。

5

体内创面愈合实验

评估复合细胞片对小鼠全层皮肤创面愈合的促进作用。

在BALB/c小鼠背部制作8 mm直径全层皮肤创面,分别给予生理盐水、BMSC-CS、HFSC-CS、H/M-CS处理,于术后3、7、14、21天观察创面愈合情况,并进行组织学分析。

6

组织学与免疫荧光分析

评估新生皮肤组织的结构、血管和毛囊再生情况。

取创面组织进行H&E染色、Masson三色染色,以及CD31和α-SMA免疫荧光染色,定量分析血管密度和毛囊皮脂腺数量。

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
OriCell™小鼠骨髓间充质干细胞生长培养基Cyagen Biosciences, Inc.MUCMX-90011
小鼠毛囊干细胞生长培养基Procell Life Science, Inc.CMM-322
维生素C----
六孔板Corning--
细胞刮刀Biologix, JiaYan Biosciences, Inc.--
CCK-8试剂盒Dojindo--
Transwell培养板Corning--
PET膜小室----
倒置荧光显微镜(MF52)MSHOT--
光学显微镜Minmei--
RNA快速提取试剂盒TIANGEN--
PrimeScript™反转录预混液TaKaRa--
TB Green® Premix Ex Taq IITaKaRa--
Applied Biosystems 7500实时荧光定量PCR仪Thermo Fisher Scientific--
扫描电子显微镜(Zeiss Gemini 500)Carl Zeiss--
恒湿培养箱(Thermo Scientific Forma 3110)Thermo Fisher Scientific--
抗α-SMA抗体----
抗CD31抗体----
数码相机(Nikon Coolpix 995)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
细胞培养与细胞片构建
BMSCs和HFSCs共培养的比例为1:1,细胞总数为2×10^5;培养基为两种生长培养基1:1混合;维生素C浓度为100 mg/mL;培养时间为12天,每2天更换培养基。
阅读提示:Methods: Construction of three different cell sheets
细胞增殖与迁移检测
CCK-8检测的重复数n=5;划痕实验细胞密度为2×10^6,划痕后12h和24h观察;Transwell实验使用8.0 μm PET膜,共培养24h和48h,每个样本计数5个视野,每组重复4次。
阅读提示:Methods: Cell proliferation and viability assay, Cell scratch and migration assay
基因表达分析
qRT-PCR使用2-ΔΔCt方法,内参基因为Actinβ;引物序列见表1。
阅读提示:Methods: Quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT–PCR), Table 1
动物实验
使用8周龄雄性BALB/c小鼠;背部制作8 mm直径全层皮肤创面;分组:对照组(生理盐水)、BMSC-CS、HFSC-CS、H/M-CS;观察时间点为术后3、7、14、21天。
阅读提示:Methods: Wound model and surgical procedure, Results: H/M-CS accelerates wound healing
组织学分析
组织切片厚度为2 μm;免疫荧光染色使用anti-α-SMA (1:1000)和anti-CD31 (1:500);分析时间点为术后14天和21天。
阅读提示:Methods: Histological and immunofluorescence analysis