培养条件下从隐性营养不良性大疱性表皮松解症慢性伤口敷料中分离的成纤维细胞维持慢性化特征

Maintenance of chronicity signatures in fibroblasts isolated from recessive dystrophic epidermolysis bullosa chronic wound dressings under culture conditions

作者信息Cristian De Gregorio, Evelyng Catalán, Gabriel Garrido, Pilar Morandé, Jimena Castillo Bennett, Catalina Muñoz, Glenda Cofré, Ya-Lin Huang, Bárbara Cuadra, Paola Murgas, Margarita Calvo, Fernando Altermatt, María Joao Yubero, Francis Palisson, Andrew P South, Marcelo Ezquer, Ignacia Fuentes
PMID37161592
期刊Biol Res
发布时间2023-05-10
DOI10.1186/s40659-023-00437-2

实验完整度

研究包含体外细胞模型(原代成纤维细胞)的多维度功能与分子验证,包括细胞形态、衰老、增殖、迁移、纤维化功能(胶原收缩)、TGF-β信号通路和炎症因子表达,并设置多个对照组,属于多层级功能验证,符合“高”完整性标准。

主要模型

RDEB慢性伤口敷料来源成纤维细胞(RDEB-CW) RDEB皮肤活检来源成纤维细胞(RDEB) 健康供体皮肤成纤维细胞(NHF) RDEB急性伤口敷料来源成纤维细胞(RDEB-AW)

重点核对

样本类型:慢性伤口定义为取样时开放超过1年且取样后至少3个月未闭合;急性伤口定义为存在超过14天且在敷料收集后6周内闭合。 培养条件:细胞在低传代(passage)下使用,培养基为DMEM补充10% FBS。 处理剂量:细胞因子分泌实验使用LPS 1 μg/ml刺激24小时。 实验重复:多数实验n=3-4,形态学分析每组225个细胞,衰老染色每组约4000个细胞。 对照设置:使用NHF和RDEB皮肤活检成纤维细胞作为对照,并设置RDEB-AW以排除分离方法的影响。

摘要

背景:隐性营养不良性大疱性表皮松解症(RDEB)是一种罕见的遗传性皮肤病,由COL7A1基因变异引起,该基因编码VII型胶原(C7),是表皮基底膜锚原纤维的重要成分。RDEB患者遭受皮肤脆性,从水疱形成发展为慢性伤口、炎症和皮肤纤维化,并且有发展为侵袭性皮肤癌的高风险。由于缺乏RDEB患者伤口愈合缺陷的体外模型,治疗选择受限。结果:为了探索一种更有效、非侵入性的RDEB研究体外模型,我们从废弃敷料中获取患者成纤维细胞,并检测其表型特征,与来自RDEB未受伤皮肤和健康供体皮肤活检的成纤维细胞进行比较。我们的结果表明,来自RDEB慢性伤口(RDEB-CW)的成纤维细胞显示出衰老细胞的特征、肌成纤维细胞分化增加、TGF-β1信号组分水平升高,与来自RDEB急性伤口和未受累RDEB皮肤以及健康供体皮肤的成纤维细胞相比。此外,与RDEB和对照成纤维细胞相比,RDEB-CW成纤维细胞表现出炎症细胞因子分泌(IL-1β和IL-6)增加的模式。有趣的是,这些异常模式仅在RDEB-CW成纤维细胞中发现,与培养方法无关,因为从急性伤口敷料中获得的成纤维细胞表现出与从RDEB正常皮肤活检获得的成纤维细胞更相似的表型。结论:我们的结果表明,体外培养的RDEB-CW成纤维细胞保持独特的细胞和分子特征,类似于RDEB患者慢性伤口中观察到的炎症和纤维化微环境。这项工作描述了一种新颖、非侵入性且无痛的策略,以获得长期处于炎症和纤维化环境中的人成纤维细胞,支持将其用作RDEB伤口愈合发病机制体外研究的可及模型。因此,该方法非常适合在受控实验室条件下测试新的治疗策略。

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
探索从RDEB患者慢性伤口敷料中分离的成纤维细胞能否在体外培养条件下保持慢性伤口的特征,并作为RDEB伤口愈合研究的非侵入性体外模型。
核心机制
RDEB-CW成纤维细胞中TGF-β1信号通路激活(TSP1、TGF-β1前体蛋白、p-SMAD2/3增加),促进肌成纤维细胞分化(α-SMA增加)和纤维化表型,同时伴随细胞衰老和炎症因子(IL-1β,IL-6)表达增加。
主要证据
RDEB-CW成纤维细胞表现出衰老相关β-半乳糖苷酶阳性率约20%和Lamin B1核定位缺失;增殖率降低、迁移减慢;胶原收缩能力增强;α-SMA、YKL-40和TSP1蛋白水平升高;TGF-β1通路激活;IL-1β分泌增加。
研究意义
该研究提供了一种非侵入性、无痛的策略获取长期处于炎症和纤维化环境中的人成纤维细胞,可作为RDEB伤口愈合发病机制体外研究的模型,并可能适用于测试新的治疗策略,以及研究伤口慢性化机制。

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

细胞分离与鉴定

从废弃伤口敷料中分离贴壁细胞,并确认其成纤维细胞身份。

从RDEB慢性伤口敷料中分离贴壁细胞,通过间接免疫荧光检测FAP、Vimentin和CD45表达,以确认成纤维细胞谱系。

2

细胞形态学与衰老表型分析

评估RDEB-CW成纤维细胞在体外的形态变化和衰老特征。

测量细胞面积和突起数量,进行衰老相关β-半乳糖苷酶染色,检测Lamin B1亚细胞定位。

3

功能分析:增殖与迁移

检测RDEB-CW成纤维细胞的增殖和迁移能力。

使用CellTiter-Blue®增殖实验和2D划痕迁移实验评估细胞功能。

4

纤维化功能与分子标志物分析

评估RDEB-CW成纤维细胞的收缩能力和纤维化标志物表达。

进行胶原盘收缩实验,并通过Western blot和免疫荧光检测α-SMA、Collagen I和YKL-40的表达。

5

TGF-β信号通路分析

检测RDEB-CW成纤维细胞中TGF-β1信号通路的激活状态。

通过Western blot检测TGF-β1前体、TGFBR-II、SMAD2/3、p-SMAD2/3和TSP1的蛋白水平。

6

炎症因子和癌症相关基因表达分析

评估RDEB-CW成纤维细胞的炎症状态和癌症相关基因表达。

通过RT-qPCR检测IL-1β、IL-6、APOBEC3A/B/H的mRNA水平,通过流式细胞术(CBA)检测IL-1β和IL-6的分泌。

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培养基Gibco--
胎牛血清----
L-谷氨酰胺Gibco--
含DAPI的Fluoromount G封片剂Invitrogen--
Triton X-100----
牛血清白蛋白----
CellTiter-Blue®试剂盒Promega--
大鼠尾I型胶原SCBTsc-136,157
衰老相关β-半乳糖苷酶染色试剂盒Cell Signaling--
TRIzol试剂Invitrogen--
DNA酶IThermo Scientific--
High Capacity cDNA反转录试剂盒Applied Biosystems--
Brilliant III Ultra-Fast SYBR® Green QPCR预混液Agilent Technologies--
SYBR Select预混液Thermo Fisher Scientific--
Stratagene Mx3005P实时荧光定量PCR仪Agilent Technologies--
RIPA裂解缓冲液Cell Signaling Tech.--
蛋白酶抑制剂Sigma-Aldrich--
磷酸酶抑制剂混合物SCBT--
Pierce™ BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher--
硝酸纤维素膜Bio-Rad--
PowerBlotter XL转印试剂盒Thermo Fisher--
Odyssey CLx红外成像系统LI-COR Biosciences--
BD™ FACSCanto流式细胞仪BD Biosciences--
BD™ CBA人炎症细胞因子试剂盒BD Biosciences--
EVOS FL细胞成像系统Thermo Fisher Scientific--
Fluoview FV10i共聚焦显微镜Olympus--
GraphPad Prism 7.0软件GraphPad Software Inc.--

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
样本收集与培养
慢性伤口定义:取样时开放超过1年,取样后至少3个月未闭合;急性伤口定义:存在超过14天,且6周内闭合;细胞来源:皮肤活检或废弃敷料。
阅读提示:Methods 'Cell samples'
细胞培养条件
培养基:DMEM+10% FBS;传代次数:低传代;培养温度:37°C,5% CO2。
阅读提示:Methods 'Cell samples'
细胞功能实验
增殖实验:每孔细胞密度1×10^4/cm2,检测时间0、24、48、72小时;迁移实验:划痕后0、8、24小时;胶原收缩实验:1×10^5细胞/孔,胶原浓度1 mg/ml,测量时间0、24、48、72小时。
阅读提示:Methods 'Cell proliferation assay', '2D migration assay', 'Collagen disc contraction assay'
分子检测
Western blot:细胞裂解液制备,抗体稀释比例和孵育条件;RT-qPCR:使用TRIzol提取RNA,cDNA合成,qPCR条件;炎症因子检测:LPS浓度1 μg/ml,孵育24小时,CBA试剂盒。
阅读提示:Methods 'Western Blot', 'RNA extraction, complimentary DNA synthesis and quantitative PCR', 'Cytokine analysis in supernatant by flow cytometry'
统计分析
数据以均值±SD表示;多组间比较使用one-way ANOVA with Tukey post-hoc,非正态数据使用Kruskal-Wallis with Dunn's multiple comparisons test;p<0.05为显著。
阅读提示:Methods 'Statistical analysis'