一种封装脂肪间充质干细胞和黑色素的温度响应水凝胶促进子宫内膜损伤的修复与再生

A temperature responsive hydrogel encapsulated with adipose-derived stem cells and melanin promotes repair and regeneration of endometrial injury.

作者信息Ruigao Song, Chicheng Ma, Hongxia Li, Yu Cheng, Xianmei Cui, Zanhong Wang, Lijuan Huang, Chunying Song, Yukai Jing, Bing Cao, Lili Wang, Qing Tian, Xi Wang, Ruiping Zhang, Hanwang Zhang
PMID39801752
发布时间2024-08-16
DOI10.1002/btm2.10714

实验完整度

体外细胞实验验证水凝胶生物相容性,体内小鼠模型评估组织学、分子标志物及生育力恢复,多层级验证功能与机制。

主要模型

小鼠子宫内膜损伤模型 ADSCs细胞 水凝胶封装ADSCs和MNP

重点核对

小鼠模型通过向子宫角注射95%乙醇30秒建立损伤 实验分组:sham、model、hydrogel、hydrogel@MNP、hydrogel@ADSC、hydrogel@ADSC@MNP,每组15只 水凝胶中ADSCs和MNP浓度:ADSCs封装,MNP浓度为5 mg/mL 治疗通过子宫内注射100 μL各种物质 在三个发情周期后的第21天处死小鼠进行组织学分析

摘要

子宫内膜作为子宫的内层,在女性生殖系统中扮演着关键角色。影响子宫内膜的疾病和损伤可能导致严重后果,包括不孕和女性整体健康受损。干细胞研究的最新进展为治疗和修复子宫内膜问题开辟了新的可能性。在本研究中,我们构建了一种可降解水凝胶,负载脂肪间充质干细胞(ADSCs)和黑色素纳米颗粒(MNP)。体外细胞实验验证了所制备水凝胶的生物相容性及其封装ADSCs的能力。随后,我们探讨了hydrogel@ADSC@MNP构建体在小鼠子宫损伤愈合过程中的影响。结果表明,hydrogel@ADSC@MNP能增加子宫内膜厚度并改善子宫内膜间质纤维化。与单独接受水凝胶构建体或模型组的小鼠相比,hydrogel@ADSC@MNP构建体附近的受损组织表现出更高水平的bFGF、IGF-1和VEGFA。此外,hydrogel@ADSC@MNP系统增强了子宫子宫内膜细胞的增殖能力,促进了微血管再生,并恢复了子宫内膜接受胚胎的能力。我们的研究结果强烈表明,hydrogel@ADSC@MNP系统在修复和再生受损子宫内膜方面具有显著潜力。

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
探究封装ADSCs和MNP的温度响应水凝胶能否促进子宫内膜损伤的修复与再生。
核心机制
hydrogel@ADSC@MNP通过持续释放ADSCs和MNP,降低ROS水平,促进细胞增殖、血管生成、抗纤维化,并上调LIF、IGF-1等子宫内膜容受性标志物,从而恢复子宫内膜功能。
主要证据
体外实验显示水凝胶具有良好的生物相容性;体内小鼠模型显示hydrogel@ADSC@MNP增加子宫内膜厚度、减少纤维化、上调CD31、VEGFA、CK18、Vimentin、Ki67表达,降低Cleaved Caspase3,并增加胚胎着床数。
研究意义
hydrogel@ADSC@MNP移植为子宫内膜损伤提供了一种有前景的治疗策略,有望改善因子宫内膜损伤导致的不孕患者,特别是对药物治疗无效的患者。

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

ADSCs的分离与鉴定

获得并验证脂肪间充质干细胞的特性。

从雌性ICR小鼠腹股沟脂肪组织分离ADSCs,通过流式细胞术检测表面标志物,并通过油红O和茜素红染色验证成脂和成骨分化能力。

2

水凝胶与ADSCs的体外生物相容性评估

评估水凝胶封装ADSCs后的细胞活力、增殖和迁移能力。

将ADSCs封装在不同浓度的PF-127水凝胶中,检测凝胶时间、MNP释放、细胞增殖、迁移和活力。

3

建立小鼠子宫内膜损伤模型

建立可重复的子宫内膜损伤模型以评估治疗效果。

通过向小鼠子宫角注射95%乙醇建立损伤模型,分为6组,治疗组注射不同材料。

4

组织学评估

评估子宫内膜厚度、腺体数量和纤维化程度。

通过H&E和Masson染色观察子宫组织形态,使用Image Pro Plus软件量化指标。

5

免疫荧光和Western blot分析

检测血管生成、增殖、凋亡及子宫内膜容受性相关蛋白的表达。

通过免疫荧光染色和Western blot检测CD31、VEGFA、Vimentin、CK18、Ki67、Cleaved Caspase3、LIF、IGF-1、bFGF等。

6

生育力评估

评估treatment对胚胎着床和生育能力的影响。

治疗4周后,将雌雄小鼠合笼,检查胚胎着床数。

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
DMEM/F-12培养基Hyclone--
胎牛血清Hyclone--
谷氨酰胺Hyclone--
I型胶原酶----
成骨分化培养基Cyagen--
成脂分化培养基Cyagen--
油红OSolarbio--
茜素红Solarbio--
泊洛沙姆407----
CCK-8试剂盒----
Masson三色染色----
抗波形蛋白抗体BIOSSbs-0756R
抗CD31抗体BIOSSBS-0468R
抗CK18抗体ServicebioGB11232
抗Ki67抗体ElabscienceE-AB-22027
抗VEGFA抗体Proteintech19003-1
抗裂解Caspase3抗体CST9664
Trizol试剂Invitrogen--
FastQuant逆转录试剂盒Tiangen Biotech--
SYBR Premix Ex TaqTaKaRa--
RIPA裂解液----
抗VEGFA抗体Abcamab1316
抗β-actin抗体BosterBM0627
ECL Prime化学发光底物GE Healthcare--
活性氧检测试剂盒BestbioBB-470538
SOD检测试剂盒SolarbioBC0170

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
ADSCs分离与培养
小鼠周龄3-4周;胶原酶I消化浓度和条件;培养基配方;培养条件
阅读提示:参见Materials and Methods 5.2
水凝胶制备及MNP释放
MNP浓度、水凝胶浓度、释放测定时间点
阅读提示:参见Materials and Methods 5.3, 5.4
体外生物相容性
水凝胶浓度、CCK-8实验时间点、Transwell实验条件
阅读提示:参见Materials and Methods 5.5, 5.6
动物模型建立
小鼠品系、年龄、体重、分组、麻醉剂量、乙醇浓度和暴露时间、注射物质和体积
阅读提示:参见Materials and Methods 5.7
组织学分析
组织固定时间、切片厚度、染色方法、定量指标
阅读提示:参见Materials and Methods 5.8
分子生物学检测
抗体信息、蛋白上样量、PCR引物序列、内参基因
阅读提示:参见Materials and Methods 5.9, 5.10, 5.11
ROS检测
试剂盒货号、荧光酶标仪设置
阅读提示:参见Materials and Methods 5.12
生育力评估
每组雌鼠数量、交配比例、观察时间点
阅读提示:参见Materials and Methods 5.13