低剂量脂多糖预处理增强人脂肪间充质干细胞的增殖和抗菌活性

Low-dose lipopolysaccharide pretreatment enhanced the proliferation and antibacterial activity of human adipose-derived mesenchymal stem cells.

作者信息Linling Li, Jielin Diao, Feng Wang, Xia Wang, Yicai Liu, Xiaoming Fu
PMID41541822
发布时间2025-12-22
DOI10.1016/j.reth.2025.101057

实验完整度

包含体外细胞实验、抗菌实验、动物创面模型、组织学染色及免疫荧光等多层级验证。

主要模型

人脂肪间充质干细胞(hADSCs) 大鼠全层感染创面模型

重点核对

LPS浓度:10, 100, 500 ng/mL 刺激时间:24小时 细菌菌株与浓度:金黄色葡萄球菌3×10^7 CFU 动物模型:SD大鼠背部全层皮肤创面

摘要

Introduction: Adipose-derived mesenchymal stem cells (ADSCs) have been widely investigated for their pro-angiogenic and immunomodulatory roles in the repair of infected wounds. However, the direct antimicrobial effects of ADSCs and the underlying regulatory mechanisms remain poorly characterized. In particular, the functional modulation of ADSCs by low-dose lipopolysaccharide (LPS) preconditioning has not been systematically investigated.Methods: We evaluated the effects of LPS preconditioning on the proliferation and apoptosis of human ADSCs (hADSCs), as well as the antimicrobial activity and wound-healing potential of hADSC-conditioned medium (hADSC-CM).Results: Analysis demonstrated that at concentrations ranging from 10 to 500 ng/mL, LPS significantly enhanced the proliferation of hADSCs, with the highest viability observed at 500 ng/mL and no evidence of increased apoptosis. Moreover, LPS preconditioning markedly upregulated the expression of antimicrobial peptides (LL-37 and HBD-2) in hADSC-CM, leading to improved inhibition of Staphylococcus aureus and Escherichia coli growth. In vivo experiments further confirmed that 500 ng/mL of LPS-hADSC-CM significantly accelerated the healing of infected wounds, increased collagen deposition, and downregulated the expression of iNOS, thus suggesting enhanced inflammation resolution and tissue regeneration.Conclusion: These findings highlight the capacity of LPS preconditioning to potentiate the biological functions of hADSCs, enhancing the antimicrobial and regenerative efficacy of hADSC-CM, and providing a promising strategy for the treatment of chronically infected wounds.

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
低剂量LPS预处理能否增强hADSCs的增殖、抗菌活性及创面修复能力?
核心机制
低剂量LPS可能通过TLR4介导的信号通路增强hADSCs增殖,并上调抗菌肽LL-37和HBD-2的分泌,从而增强抗菌活性;体内可下调iNOS表达,促进炎症消退和组织再生。
主要证据
体外实验显示,LPS浓度10-500 ng/mL显著增强hADSCs增殖,500 ng/mL时细胞活力最高,且上调LL-37和HBD-2分泌,抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌生长;体内实验显示500 ng/mL LPS-hADSCs-CM加速感染创面愈合,增加胶原沉积,下调iNOS表达。
研究意义
该研究为慢性感染创面的治疗提供了有前景的策略,支持LPS预处理增强hADSCs功能的临床应用。

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

hADSCs分离与鉴定

验证hADSCs具备间充质干细胞特征

从健康供者脂肪抽吸物中通过胶原酶消化分离hADSCs,进行形态学观察、流式细胞术检测表面标志物,并评估其成脂、成骨、成软骨分化能力及增殖曲线。

2

LPS对hADSCs增殖和凋亡的影响

明确不同浓度LPS对hADSCs增殖和凋亡的剂量效应

使用不同浓度LPS处理hADSCs 24小时,通过CCK-8、EdU、AO/EB染色、流式细胞术和Calcein-AM/PI染色检测细胞活力、增殖和凋亡。

3

LPS预处理对hADSC-CM抗菌活性的影响

评估LPS预处理能否增强hADSC-CM的抗菌能力

收集LPS预处理24小时后的hADSC条件培养基,与金黄色葡萄球菌和大肠杆菌共培养,通过平皿菌落计数评估抗菌效果,并通过ELISA检测抗菌肽LL-37和HBD-2的分泌量。

4

SEM观察细菌超微结构损伤

观察LPS-hADSC-CM对细菌超微结构的破坏作用

将金黄色葡萄球菌和大肠杆菌与LPS-hADSC-CM共培养后,通过扫描电子显微镜观察细菌表面形态和膜结构变化。

5

体内感染创面模型评估

评估LPS-hADSC-CM对感染创面愈合和组织再生的促进作用

建立SD大鼠全层皮肤感染创面模型,局部应用LPS-hADSC-CM 14天,通过H&E染色、Masson三色染色和iNOS免疫荧光染色评估创面愈合、胶原沉积和炎症调节。

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
I型胶原酶Sigma-Aldrich0.075%
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Gibco--
脂多糖Sigma-Aldrich--
Calcein-AM/PI染色试剂盒Yeasen--
AO/EB染色液Solarbio--
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒BD Biosciences--
CCK-8检测试剂盒Dojindo--
EdU掺入检测试剂盒Beyotime--
ELISA试剂盒Elabscience--
Masson三色染色Solarbio--
一抗(iNOS)Abcam1:200
Cy3标记二抗Beyotime1:500
奥林巴斯显微镜Olympus--
ImageJ软件----
结晶紫中性红胆盐琼脂----
营养琼脂----
聚维酮碘----

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
hADSCs分离与培养
分离方法、培养基成分、培养条件(温度、CO2浓度)
阅读提示:Methods 2.1-2.2
LPS处理
LPS浓度、处理时间、细胞密度
阅读提示:Methods 2.8-2.10
抗菌实验
细菌菌株、接种浓度、共培养比例、共培养时间
阅读提示:Methods 2.13
体内创面模型
动物品系、性别、体重、创面大小、细菌接种量、给药剂量与时间
阅读提示:Methods 2.15