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复合人表皮干细胞的猪脱细胞真皮基质对裸鼠全层皮肤缺损创面愈合的影响

赵小红 郭熠城 陈泓豪 李雪 王颖 倪文强 邢孟秋 张锐 余时沧 潘银根 詹日兴 罗高兴

赵小红, 郭熠城, 陈泓豪, 等. 复合人表皮干细胞的猪脱细胞真皮基质对裸鼠全层皮肤缺损创面愈合的影响[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2022, 38(1): 45-56. DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20200920-00418.
引用本文: 赵小红, 郭熠城, 陈泓豪, 等. 复合人表皮干细胞的猪脱细胞真皮基质对裸鼠全层皮肤缺损创面愈合的影响[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2022, 38(1): 45-56. DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20200920-00418.
Filippo M, Zsuzsanna H, Nadia D, et al. Coupled-plasma filtration and adsorption for severe burn patients with septic shock and acute kidney injury treated with renal replacement therapy[J]. Burns, 2020, 46(1):190-198. DOI: 10.1016/j.burns.2019.05.017.
Citation: Filippo M, Zsuzsanna H, Nadia D, et al. Coupled-plasma filtration and adsorption for severe burn patients with septic shock and acute kidney injury treated with renal replacement therapy[J]. Burns, 2020, 46(1):190-198. DOI: 10.1016/j.burns.2019.05.017.

复合人表皮干细胞的猪脱细胞真皮基质对裸鼠全层皮肤缺损创面愈合的影响

doi: 10.3760/cma.j.cn501120-20200920-00418
基金项目: 

重庆市2020年科卫联合医学科研项目 2020MSXM001

陆军军医大学军事医学高新技术培育项目 CX2019JS206

详细信息
    通讯作者:

    詹日兴,Email:zhanrixing@sina.com

Effects of porcine acellular dermal matrix combined with human epidermal stem cells on wound healing of full-thickness skin defect in nude mice

Funds: 

Joint Science and Health Medical Research Project of Chongqing in 2020 2020MSXM001

Military Medical High-tech Cultivation Project of Army Medical University CX2019JS206

More Information
  • 摘要:   目的   探讨复合人表皮干细胞(ESC)的猪脱细胞真皮基质(ADM)对裸鼠全层皮肤缺损创面愈合的影响。   方法   采用实验研究方法。采用数码相机拍照观察猪ADM形态,采用苏木精-伊红(HE)染色观测猪ADM中细胞残留,采用扫描电子显微镜观察猪ADM表面结构,采用红外光谱仪分析猪ADM二级结构,采用动态光散射粒度分析仪分析猪ADM粒径,采用纳米粒度电位仪分析猪ADM电位。采用倒置荧光显微镜观察猪ADM在培养基中放置30 min、1 d、5 d的形态(样本数为2);采用随机数字表法(分组方法下同)将猪ADM分为5 min组、10 min组、20 min组、30 min组、60 min组、120 min组,常温静置相应时间,称量法计算吸水量(样本数为3);将Swiss小鼠胚胎成纤维细胞(Fb)分为仅有培养基的空白对照组和另加入相应终质量浓度的ADM浸提液的50.0 g/L ADM浸提液组、37.5 g/L ADM浸提液组、25.0 g/L ADM浸提液组、12.5 g/L ADM浸提液组、6.5 g/L ADM浸提液组,分别于培养24、48、72 h,采用细胞计数试剂盒8法检测细胞增殖率并进行细胞毒性分级(样本数为5);将1只6周龄雄性SD大鼠红细胞分为生理盐水组、超纯水组及添加相应终质量浓度猪ADM浸提液的5 mg/mL ADM浸提液组、10 mg/mL ADM浸提液组、15 mg/mL ADM浸提液组,于反应3 h,采用酶标仪检测血红蛋白的吸光度值代表猪ADM血液相容性(样本数为3)。从陆军军医大学(第三军医大学)第一附属医院泌尿外科2020年7月收治的1名6岁健康男童包皮环切术后废弃包皮中分离培养ESC并采用流式细胞术鉴定。混合培养法构建复合ESC的猪ADM(以下简称ESC/ADM)颗粒,培养3 d后采用HE染色和激光扫描共聚焦显微镜观察ESC/ADM复合效果。将36只7~8周龄雄性无胸腺裸鼠分成单纯磷酸盐缓冲液(PBS)组、单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组,每组9只,并建立全层皮肤缺损创面模型,伤后即刻,创面均一次性采用相应试剂处理。分别于伤后1、7、11、15 d,观察创面愈合情况并计算创面愈合率(样本数为3);伤后7 d,行HE染色观察创面上皮化情况并测量未上皮化长度(此处及以下样本数均为4);伤后11 d,行Masson染色观察创面胶原沉积和真皮化情况并计算创面切面真皮面积,行免疫荧光染色并计算创面表达ESC特异性标志物CD49f的细胞数,行实时荧光定量反转录PCR检测创面移植ESC的3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)的mRNA表达。对数据行独立样本 t检验、单因素方差分析、重复测量方差分析、LSD- t检验。   结果   猪ADM为白色微粒状,内部无细胞存在,由网状结构组成,结构排列无序,表面粗糙;猪ADM分别在1 659、1 549、1 239 cm -1波数处出现吸收峰;猪ADM在溶液中主要粒径分布在500~700 nm;猪ADM表面带负电荷。放置30 min、1 d、5 d,猪ADM均形态相对稳定;放置30~120 min猪ADM吸水量保持相对高水平。6.5 g/L ADM浸提液组、12.5 g/L ADM浸提液组、25.0 g/L ADM浸提液组小鼠胚胎Fb在培养24 h细胞毒性分级为1级,其余各组各时间点细胞毒性分级均为0级。反应3 h,超纯水组红细胞中血红蛋白的吸光度值明显高于生理盐水组和15 mg/mL ADM浸提液组( t值分别为8.14、7.96, P<0.01)。第4代细胞常规培养3 d形态呈鹅卵石样且低表达CD71和高表达CD49f的被鉴定为ESC。猪ADM颗粒上有ESC附着、生长。伤后1 d,单纯PBS组、单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组裸鼠创面大小基本一致。伤后7、11、15 d,各组裸鼠创面收缩,其中单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组裸鼠创面收缩明显。伤后7 d,单纯ESC组、ESC/ADM组裸鼠创面愈合率明显高于单纯PBS组( t值分别为2.83、4.72, P<0.05或 P<0.01);伤后11 d,ESC/ADM组裸鼠创面愈合率明显高于单纯PBS组( t=4.86, P<0.01);伤后15 d,单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组裸鼠创面愈合率均明显高于单纯PBS组( t值分别为2.71、2.90、3.23, P<0.05)。伤后7 d,单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组裸鼠创面未上皮化长度分别为(816±85)、(635±66)、(163±32)μm,明显短于单纯PBS组的(1 199±43)μm( t值分别为5.69、10.19、27.54, P<0.01)。伤后11 d,单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组裸鼠创面切面真皮面积明显大于单纯PBS组( t值分别为27.14、5.29、15.90, P<0.01);单纯ADM组和ESC/ADM组裸鼠创面的胶原生成比单纯PBS组明显,单纯ESC组和单纯PBS组相近。伤后11 d,单纯ESC组和ESC/ADM组裸鼠创面中CD49f表达阳性数量分别为(135±7)、(185±15)个,GAPDH的mRNA表达阳性;单纯PBS组、单纯ADM组裸鼠创面均无CD49f、GAPDH的mRNA表达。   结论   ESC/ADM颗粒能够促进裸鼠全层皮肤缺损创面愈合,这可能与其提高了ESC移植后的存活率和ADM促进了真皮结构重排、血管新生有关。

     

  • 1  猪脱细胞真皮基质(ADM)物理特性分析结果。1A.数码相机下猪ADM呈白色;1B.猪ADM中无细胞成分存在 苏木精-伊红×200,图中标尺为200 μm;1C.猪ADM表面呈细丝状 扫描电子显微镜×1 000,图中标尺为2 μm;1D.红外光谱仪分析显示猪ADM在1 659、1 549、1 239 cm -1波数处出现吸收峰;1E.动态光散射粒度分析仪分析显示,猪ADM粒径主要为500~700 nm;1F.纳米粒度电位仪分析显示,猪ADM表面带负电荷

    注:图1D中横坐标a、b、c、d、e、f、g、h分别为波数4 000、3 500、2 500、2 000、1 500、1 000、500 cm-1;图1E为经lg处理的数据形成的描记图,坐标轴数据为未经lg处理的原始数据

    2  猪脱细胞真皮基质(ADM)在角质形成细胞无血清培养基中放置各时间点形态 倒置荧光显微镜×40,图中标尺为500 μm。2A.放置30 min,猪ADM形态不规则,呈网状;2B、2C.分别为放置1、5 d,猪ADM大小和形态与图2A相近

    3  复合人表皮干细胞(ESC)的猪脱细胞真皮基质(ADM)颗粒构建结果。3A.第4代细胞呈多角形、细胞核大,鹅卵石样排列 倒置荧光显微镜×200,图中标尺为200 μm;3B.表达CD71 -CD49f +的细胞比例约97%;3C.培养3 d,ADM中有ESC生长 苏木精-伊红×200,图中标尺为200 μm;3D.培养3 d,ADM上有ESC生长 激光扫描共聚焦显微镜×200,图中标尺为200 μm

    注:图3B中Q1示CD71+CD49f-细胞,Q2示CD71+CD49f+细胞,Q3示CD71-CD49f+细胞,Q4示CD71-CD49f-细胞;图3C中红色箭头示ESC;图3D中绿色荧光示ESC

    4  4组裸鼠伤后各时间点全层皮肤缺损创面愈合情况。4A、4B、4C、4D.分别为单纯PBS组、单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组伤后1 d创面情况,大小均与参照卡片相近;4E、4F、4G、4H.分别为单纯PBS组、单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组伤后7 d创面情况,图4F、4G、4H创面较图4E明显缩小;4I、4J、4K、4L.分别为单纯PBS组、单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组伤后15 d创面情况,图4J、4K、4L创面较图4I明显缩小

    注:图中浅蓝色卡片为参照物,直径6 mm;PBS为磷酸盐缓冲液、ADM为脱细胞真皮基质、ESC为表皮干细胞;ESC/ADM为复合ESC的ADM

    5  4组裸鼠伤后7 d全层皮肤缺损创面上皮化情况和伤后11 d创面胶原沉积和切面真皮化情况。5A、5B、5C、5D.分别为单纯PBS组、单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组创面上皮化情况,其中图5B、5C、5D上皮化较图5A明显更快,苏木精-伊红×200,图中标尺为200 μm。5E、5F、5G、5H.分别为单纯PBS组、单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组伤后11 d创面胶原沉积和切面真皮化情况,图5F和5H创面胶原沉积较图5E多,图5F、5G、5H创面切面真皮面积较图5E大,Masson×200,图中标尺为200 μm

    注:红色箭头示创面上皮化位置,黄色虚线区域为创面切面真皮面积;PBS为磷酸盐缓冲液、ADM为脱细胞真皮基质、ESC为表皮干细胞;ESC/ADM为复合ESC的ADM

    6  免疫荧光法检测4组裸鼠伤后11 d全层皮肤缺损创面处ESC特异性标志物CD49f表达情况。6A、6B、6C、6D.分别为单纯PBS组、单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组,红框为各组创面上皮化位置 花青素3-4',6-二脒基-2-苯基吲哚×40,图中标尺为200 μm;6E、6F、6G、6H.分别为单纯PBS组、单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组,图6E、6F中无CD49f表达,图6G、6H中CD49f表达阳性 花青素3-4',6-二脒基-2-苯基吲哚×200,图中标尺为50 μm

    注:ESC为表皮干细胞、PBS为磷酸盐缓冲液、ADM为脱细胞真皮基质,ESC/ADM为复合ESC的ADM;第2行各图分别为正上方图中红框处放大图,黄色箭头示CD49f表达阳性

    表1  6组小鼠胚胎成纤维细胞培养各时间点增殖率比较(%, x ¯ ± s

    组别 样本数 24 h 48 h 72 h
    空白对照组 15 100 100 100
    6.5 g/L ADM 浸提液组 15 97.7±3.4 110.8±2.8 101.7±2.5
    12.5 g/L ADM 浸提液组 15 99.7±0.8 148.3±2.8 135.1±2.8
    25.0 g/L ADM 浸提液组 15 97.3±4.2 163.3±1.6 168.7±2.8
    37.5 g/L ADM 浸提液组 15 110.2±4.3 171.9±1.4 181.3±3.9
    50.0 g/L ADM 浸提液组 15 117.0±3.2 184.8±5.1 189.4±2.5
    F 13.31 299.20 430.10
    P <0.001 <0.001 <0.001
    t 1 0.93 5.48 0.96
    P 1 0.401 0.005 0.391
    t 2 0.59 24.15 17.44
    P 2 0.585 <0.001 <0.001
    t 3 0.90 54.37 34.17
    P 3 0.418 <0.001 <0.001
    t 4 3.37 72.68 29.64
    P 4 0.028 <0.001 <0.001
    t 5 7.53 23.36 51.16
    P 5 0.002 <0.001 <0.001
    注:各组各时间点样本数为5;处理因素主效应, F=106.10, P<0.001;时间因素主效应, F=63.87, P<0.001;两者交互作用, F=8.44, P<0.001; F值、 P值为各时间点组间总体比较所得; t 1值、 P 1,t 2、P 2,t 3、P 3值, t 4值、 P 4值, t 5、P 5值分别为6.5 g/L ADM浸提液组、12.5 g/L ADM浸提液组、25.0 g/L ADM浸提液组、37.5 g/L ADM浸提液组、50.0 g/L ADM浸提液组与空白对照组各时间点比较所得
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    表2  4组裸鼠伤后各时间点全层皮肤缺损创面愈合率比较(%, x ¯ ± s

    组别 创面数(个) 7 d 11 d 15 d
    单纯PBS组 18 31.3±4.8 47.9±5.3 67.0±6.4
    单纯ADM组 18 38.0±5.5 54.2±6.5 77.6±2.4
    单纯ESC组 18 44.8±6.7 59.0±7.6 79.1±3.4
    ESC/ADM组 18 51.4±5.6 69.8±5.7 81.2±4.2
    F 6.97 6.39 6.39
    P 0.006 0.008 0.008
    t 1 1.57 1.30 2.71
    P 1 0.167 0.242 0.035
    t 2 2.83 2.06 2.90
    P 2 0.030 0.085 0.027
    t 3 4.72 4.86 3.23
    P 3 0.003 0.003 0.018
    注:PBS为磷酸盐缓冲液、ADM为脱细胞真皮基质、ESC为表皮干细胞;ESC/ADM为复合ESC的ADM;各组各时间点创面数为6个;处理因素主效应, F=877.40, P<0.001;时间因素主效应, F=506.20, P<0.001;两者交互作用, F=84.90, P=0.611; F值、 P值为各时间点组间总体比较所得; t 1值、 P 1值, t 2值、 P 2值, t 3值、 P 3值分别为单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组与单纯PBS组各时间点比较所得
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    表3  4组裸鼠全层皮肤缺损创面伤后7 d未上皮化长度和伤后11 d创面切面真皮面积( x ¯ ± s

    组别 样本数 未上皮化长度(μm) 创面切面真皮 面积(mm 2
    单纯PBS组 4 1 199±43 0.86±0.05
    单纯ADM组 4 816±85 2.70±0.08
    单纯ESC组 4 635±66 1.38±0.13
    ESC/ADM组 4 163±32 2.57±0.14
    F 103.40 138.50
    P <0.001 <0.001
    t 1 5.69 27.14
    P 1 0.005 <0.001
    t 2 10.19 5.29
    P 2 0.001 0.006
    t 3 27.54 15.90
    P 3 <0.001 <0.001
    注:PBS为磷酸盐缓冲液、ADM为脱细胞真皮基质、ESC为表皮干细胞;ESC/ADM为复合ESC的ADM; F值、 P值为各指标4组间总体比较所得; t 1值、 P 1值, t 2、P 2值, t 3、P 3值分别为单纯ADM组、单纯ESC组、ESC/ADM组与单纯PBS组比较所得
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  • 收稿日期:  2020-09-20

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