Kruppel样因子4(KLF4)在小鼠表皮干细胞中的表达和功能研究

摘要

本文对Kruppel样因子4(KLF4)在小鼠表皮干细胞中的表达和功能进行了研究。本研究分为三个部分：
　　 第一部分：KLF4在小鼠表皮干细胞中的表达。
　　 目的：研究KLF4在小鼠表皮干细胞中的表达情况。
　　 方法：使用干细胞特异性细胞表面标志CD34和CD49f，分离纯化小鼠毛囊隆突部干细胞（CD34+CD49f+细胞），通过实时定量RT-PCR方法检测CD34+CD49f+富集细胞中KLF4的表达水平。建立KLF4/EGFP小鼠模型，体内标记表达KLF4的细胞，通过流式细胞术检测表皮干细胞群中KLF4的表达情况，并通过标记滞留实验分析LRCs中有无KLF4的表达进一步验证KLF4在慢周期干细胞中的表达。建立KLF4/CreERPTMP小鼠模型，在KLF4/CreERPTMP/Rosa26RLacZ转基因小鼠中通过世系追踪实验检测KLF4在表皮干细胞以及其子代细胞中的表达情况。
　　 结果：KLF4在CD34+CD49f+毛囊干细胞中的表达水平较分化CD34-CD49f+细胞高。CD34+CD49f+细胞中58.6％的细胞表达KLF4/EGFP，Sca-1+CD49f+细胞中73％的细胞可以检测到KLF4/EGFP信号。在纯化的小鼠表皮细胞中，14.6％的细胞能够滞留BrdU标记，在这些标记滞留细胞中，4.1％的细胞为KLF4/EGFP阳性。世系追踪实验显示，X-Gal染色后，在皮肤组织的毛囊隆突部，皮脂腺和毛囊间表皮中均能检测到蓝色LacZ+（KLF4+）干细胞及其子代细胞。
　　 结论：结合上述各种实验结果，我们证实KLF4在表皮干细胞中表达，表达KLF4的表皮干细胞具有标记滞留功能并能增殖分化。
　　 第二部分：KLF4在小鼠表皮干细胞中的功能研究。
　　 目的：检测KLF4在小鼠表皮干细胞中的功能。
　　 方法：建立他莫昔芬诱导的KLF4基因敲除小鼠模型，在成年小鼠腹腔内注射他莫昔芬诱导KLF4基因敲除。使用免疫组织化学染色方法检测KLF4敲除后小鼠皮肤组织的结构变化。分离纯化小鼠表皮细胞，通过流式细胞术检测并比较野生小鼠与基因敲除组中毛囊隆突部干细胞（CD34+CD49f+细胞）和IFE干细胞（Sca-1+CD49f+细胞）数量。通过体外克隆形成实验，比较野生小鼠与基因敲除组中表皮细胞体外克隆形成能力，并使用免疫荧光激活细胞分选术（FASC）分离两组表皮细胞中的CD34+CD49f+细胞，比较其体外克隆形成能力。
　　 结果：与对照野生小鼠相比，KLF4敲除小鼠的表皮组织内毛囊显著增生，基底细胞从单层增殖为多层。KLF4+/+小鼠表皮细胞中CD34+CD49f+毛囊干细胞和Sca-1+CD49f+IFE干细胞的比例分别为12.8％和68.73％，而KLF4-/-小鼠表皮细胞中干细胞的比例分别降至6.26％和52.6％。体外克隆形成实验显示KLF4敲除后表皮细胞体外形成的克隆数目从22下降至9。此外，KLF4+/+小鼠表皮CD34+CD49f+细胞体外能形成33个克隆，但是在KLF4-/-小鼠中这一数目降至15。
　　 结论：KLF4敲除后表皮干细胞的数目减少，其自我更新能力下降，因此KLF4在表皮干细胞的维持中发挥着重要的角色。
　　 第三部分：小鼠皮肤急性创伤愈合过程中表达KLF4的表皮干细胞的作用。
　　 目的：研究表达KLF4的表皮干细胞对小鼠皮肤急性创伤愈合的作用。
　　 方法：利用KLF4基因敲除小鼠模型，在小鼠背部用活检穿孔器造成急性皮肤创伤，研究KLF4敲除是否影响小鼠皮肤急性创伤愈合过程；在KLF4/CreERPTMP/Rosa26RLacZ
　　 转基因小鼠中，使用他莫昔芬诱导LacZ表达从而标记表达KLF4的多潜能细胞，通过世系追踪实验在急性皮肤创伤愈合过程中研究KLF4+多潜能细胞是否参与皮肤愈合；同时建立体外KLF4稳定敲除的人正常上皮HacaT细胞系，通过划痕试验进一步研究KLF4对创伤愈合的影响以及潜在的分子机制。
　　 结果：创伤愈合实验中，KLF4+/+小鼠背部伤口2天内开始愈合，10天之后创面几乎完全愈合。KLF4敲除使小鼠皮肤愈合过程明显推迟，第10天仍有40％的创伤面积未愈合。世系追踪试验表明，给予他莫昔芬诱导的KLF4/CreER(TM)/Rosa26RLacZ小鼠创伤刺激后，在伤口边缘能够检测到蓝色的KLF4+多潜能细胞及其子代细胞向创面迁移。长期世系追踪试验显示，他莫昔芬诱导八个月之后，小鼠完整的皮肤内较难观察到蓝色的长期存活KLF4+表皮干细胞，但是给予创伤刺激后，伤口边缘可以观察到激活的KLF4+表皮干细胞以及其子代细胞。此外，体外实验显示细胞划痕12小时后，对照组40％的划痕面积愈合，而KLF4敲除组仅愈合12％，并伴随着表皮生长因子受体（Epidermal growth factor receptor，EGFR）的表达及磷酸化水平下降。
　　 结论：表达KLF4的表皮干细胞参与小鼠皮肤急性创伤愈合过程。在HacaT细胞系中敲除KLF4，上皮细胞迁移减慢并伴随EGFR表达下调。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略词表

声明

引言

第一部分 KLF4在小鼠表皮干细胞中的表达

第二部分 KLF4在小鼠表皮干细胞中的功能研究

第三部分 小鼠皮肤急性创伤愈合过程中表达KLF4 的表皮干细胞的作用

综述

附录攻读博士学位期间完成的学术论文

致谢