创面愈合过程中SDF-1对创缘表皮干细胞迁移作用的实验研究

摘要

皮肤的完整性对隔离机体组织器官与外界环境直接接触具有重要的保护作用。由于烧创伤引起的皮肤大面积缺损致使创面与外界直接接触，引起机体水分、营养成份的流失，细菌的侵袭，可以导致畸形愈合或创面延迟不愈形成慢性创面。因此，明确创面修复愈合机理，促进其早期修复是创伤研究领域的焦点问题之一。表皮层是皮肤的第一道保护屏障，由基底层、棘细胞层、颗粒层、透明层和角质层共同构成的多结构组织。有研究表明：人和动物的皮区存在垂直表皮柱，其结构非常稳定，一般每柱细胞数几乎恒定，其基底部位于基板上，上达表皮。柱的基底层有8-10个有分裂能力的细胞，其中央有一个原始干细胞--表皮干细胞，由此干细胞分化形成该细胞柱的全部细胞，这是表皮细胞代谢更新的主要来源，进入分化周期的表皮干细胞由基底层逐渐向表皮浅层移行，取代老化脱落的角质细胞，学术界称这种维持表皮生长和稳定的结构为“表皮生长单位”。表皮干细胞具有强大的自我更新能力，可以分化为短暂扩充细胞(transitamplifyingcellsTA)。而短暂扩充细胞也具有分化能力，它可以自我复制，同时分化形成表皮层细胞。 当皮肤损伤时，创面周围的角质形成细胞开始向创面内爬行形成增厚、增殖旺盛形成新生上皮，随创面愈合新生上皮逐渐演变为正常的复层上皮。有关于表皮干细胞修复创面的研究已有大量的报道。 基质细胞衍生因子-1(stromalcellderivedfactor-1SDF-1)首先是在基质细胞系中克隆而来，是具有高度保守特性的低分子量化学趋化细胞因子，CXCR4是目前所知的唯一SDF-1受体，为G蛋白耦联受体(Gprotein-coupledreceptorsGPCR)，可以通过阻断CXCR4受体来阻断SDF-1发挥其生物学效应。学术界普遍认为组织损伤后可以通过血循环或原位干细胞群的聚集完成再生与修复，这一过程主要是由趋化因子/趋化因子受体间的相互作用实现，SDF-1/CXCR4间的相互作用被认为是调节干细胞迁移的重要调节因子。SDF-1与其受体CXCR4之间的相互作用可以导致造血干细胞的迁移和组织细胞向骨髓内的定向运动。另外，SDF-1和其受体CXCR4广泛的表达于多种组织细胞内，对一些组织器官的发育和损伤后修复再生起重要调节作用，如心脏的发生、血管的生成、造血、肝脏的发育、肌细胞和神经细胞的损伤再生修复。 我们前期的工作发现，细胞免疫荧光染色显示表皮干细胞表面CXCR4受体表达呈阳性，应用流式细胞仪检测表皮干细胞表面CXCR4抗原阳性率为43％⒃，且创面在愈合过程中的创缘组织匀浆内的SDF-1表达量明显增多，同时存在干细胞异位现象，由此我们猜测在创面愈合过程中，SDF-1/CXCR4轴有可能也参与调控创缘表皮干细胞向创面内迁移从而促进创面修复的过程。本文主要是研究干细胞趋化因子SDF-1促进表皮基底层干细胞向创面内迁移的效应，初步阐明急慢性创面表皮干细胞移行与其创面渗液的关联性。首先，通过ELLSA法检测伤后不同时相点烧伤大疱液中SDF-1的含量变化，与慢性创面渗液中SDF-1表达量作对比，观察急慢性创面渗液中SDF-1表达量的差异；其次，应用免疫组织化学染色法检测大鼠皮肤全层缺损动物模型在创面愈合过程中创缘SDF-1及其受体的分布特征和表达变化，并观察二者在分布上的关系，以明确创面愈合过程中SDF-1的表达与表皮层异位细胞参与创面修复的联系；再次，为了验证SDF-1在体外对表皮干细胞的趋化作用，我们采用transwell培养体系，观察急慢性创面渗液对表皮干细胞的趋化效应，并在急性创面渗液内加入SDF-1因子和其受体的拮抗剂AMD3100，来观察不同的趋化效应；最后，为了进一步验证SDF-1在创伤愈合过程中对表皮干细胞有定向趋化作用，制备直径6mm鼠背全层皮肤缺损模型，分为3个处理组，于创缘处分别注射SDF-1因子、无菌生理盐水和AMD3100(CXCR4受体的拮抗剂)，通过观察创面愈合速度、HE染色、，K19和β1整合素免疫组织化学染色来甄别3个处理组愈合过程中表皮干细胞迁移分布的差异。 我们的研究结果表明：1.皮肤受伤初始，创缘SDF-1的分泌量随创面愈合逐渐增多；而在创面愈合末期，创缘SDF-1的分泌量逐渐减少；2.与急性创面渗液相比，慢性创面渗液中的SDF-1含量甚微；3.创面愈合过程中，创缘表皮层异位细胞表达SDF-1的受体CXCR4；4.与慢性创面渗液相比，急性创面渗液对表皮干细胞的体外趋化作用更强；5.SDF-1在体外对表皮干细胞具有定向趋化作用，且这种效应可以被其受体特异性拮抗剂AMD3100阻断；6.皮肤损伤后，创面愈合过程中分泌的SDF-1可以作用于创面，调控创缘表皮干细胞向创面内作定向迁移，加速创面上皮化进程，缩短创面愈合时间。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:英文缩写一览表

声明

前言

第一部分 创面愈合过程中SDF-1及其受体CXCR4表达特征的实验研究

材料方法

结果

讨论

结论

第二部分创面渗液对表皮干细胞的体外趋化作用

引言

材料方法

结果

讨论

结论

第三部分SDF-1对创缘表皮干细胞定向趋化及促创面愈合效应的研究

材料方法

结果

讨论

结论

全文结论

致谢

参考文献

文献综述SDF-1及其受体在成体干细胞迁移中的作用

研究生在读期间发表的论文