留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

猪膀胱脱细胞基质对小鼠骨髓源巨噬细胞运动和极化的影响

唐晓钰 刘晨阳 储国平 李笑笑 胡凯 赵朋 吕国忠

唐晓钰, 刘晨阳, 储国平, 等. 猪膀胱脱细胞基质对小鼠骨髓源巨噬细胞运动和极化的影响[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2023, 39(1): 25-34. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220516-00187.
引用本文: 唐晓钰, 刘晨阳, 储国平, 等. 猪膀胱脱细胞基质对小鼠骨髓源巨噬细胞运动和极化的影响[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2023, 39(1): 25-34. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220516-00187.
Tang XY,Liu CY,Chu GP,et al.Effects of porcine urinary bladder matrix on motility and polarization of bone marrow-derived macrophages in mice[J].Chin J Burns Wounds,2023,39(1):25-34.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220516-00187.
Citation: Tang XY,Liu CY,Chu GP,et al.Effects of porcine urinary bladder matrix on motility and polarization of bone marrow-derived macrophages in mice[J].Chin J Burns Wounds,2023,39(1):25-34.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220516-00187.

猪膀胱脱细胞基质对小鼠骨髓源巨噬细胞运动和极化的影响

doi: 10.3760/cma.j.cn501225-20220516-00187
基金项目: 

江苏省科技厅社会发展临床前沿技术项目 BE2018626

无锡市“双百”中青年医疗卫生拔尖人才培养计划 HB2020050

详细信息
    通讯作者:

    赵朋,Email:zhaopengcn@outlook.com

    吕国忠,Email:luguozhong@hotmail.com

Effects of porcine urinary bladder matrix on motility and polarization of bone marrow-derived macrophages in mice

Funds: 

Clinical Frontier Technology Program of Social Development of Science and Technology Agency of Jiangsu Province of China BE2018626

Cultivation Plan of "Double Hundred" Medical Youth Tip-Top Professionals Program of Wuxi City HB2020050

More Information
  • 摘要:   目的  探讨猪膀胱脱细胞基质(UBM)对小鼠骨髓源巨噬细胞的运动和极化情况的影响,为临床创面修复中支架的合理选用提供依据。  方法  采用实验研究方法。采用扫描电子显微镜观察猪UBM和可吸收敷料的微观结构。采用聚丙烯酰胺凝胶电泳观察2种支架浸提液的蛋白质分布。取6只6~8周龄雄性C57BL/6J小鼠(小鼠周龄、性别、品系下同)并提取骨髓源细胞后诱导原代巨噬细胞并鉴定。取3批次巨噬细胞,均分为猪UBM浸提液组和可吸收敷料浸提液组,加入含有相应浸提液的DMEM/F12培养基培养,行划痕试验检测并计算划痕后1、3、7 d的细胞迁移率;行Transwell实验检测培养12、24 h的细胞迁移数量;培养24 h,采用流式细胞仪检测CD206或CD86阳性细胞百分比。以上细胞实验样本数均为3。取12只小鼠,于每只小鼠背部左右两侧各制作1个切口,左侧切口纳入猪UBM组、右侧切口纳入可吸收敷料组,分别植入相应支架。术后7、14 d,行苏木精-伊红染色观测支架中浸润的炎症细胞数量,采用免疫组织化学法观测支架中F4/80、转化生长因子β1(TGF-β1)、血管内皮生长因子(VEGF)和基质金属蛋白酶9(MMP-9)阳性细胞数量和Ⅰ型胶原蛋白沉积情况,采用免疫荧光染色检测F4/80、CD86、CD206阳性细胞百分比。以上动物实验样本数均为6。对数据行析因设计方差分析、重复测量方差分析、独立样本t检验。  结果  猪UBM的一面为致密的基底膜结构,另一面为含有纤维结构的多孔固有层。可吸收敷料的两面均呈三维多孔结构。在(50~70)×103的分子量区间,猪UBM浸提液的泳道出现多条非Ⅰ型胶原蛋白条带,可吸收敷料浸提液的泳道中未出现明显条带。经鉴定,小鼠骨髓源细胞已被成功诱导为巨噬细胞。划痕后1、3、7 d,猪UBM浸提液组细胞迁移率均明显高于可吸收敷料浸提液组(t值分别为15.31、19.76、20.58,P<0.05)。培养12、24 h,猪UBM浸提液组细胞迁移数量均明显多于可吸收敷料浸提液组(t值分别为12.20、33.26,P<0.05)。培养24 h,猪UBM浸提液组细胞中CD86阳性细胞百分比为(1.27±0.19)%,明显低于可吸收敷料浸提液组的(7.34±0.14)%(t=17.03,P<0.05);猪UBM浸提液组细胞中CD206阳性细胞百分比为(73.4±0.7)%,明显高于可吸收敷料浸提液组的(32.2±0.5)%(t=119.10,P<0.05)。术后7、14 d,猪UBM组支架中浸润的炎症细胞数量均明显多于可吸收敷料组(t值分别为6.58、10.70,P<0.05);猪UBM组支架中F4/80、TGF-β1、VEGF和MMP-9阳性细胞数量均明显多于可吸收敷料组(t值分别为46.11、40.69、13.90、14.15,19.79、32.93、12.16、13.21,P<0.05);猪UBM组支架中Ⅰ型胶原蛋白沉积较可吸收敷料组更显著;猪UBM组支架中CD206阳性细胞百分比均明显高于可吸收敷料组(t值分别为5.05、4.13,P<0.05),CD86阳性细胞百分比均明显低于可吸收敷料组(t值分别为20.90、19.64,P<0.05),猪UBM组支架中可见更多的M2型巨噬细胞、可吸收敷料组支架中可见更多的M1型巨噬细胞。  结论  猪UBM可增强小鼠巨噬细胞运动,诱导其发生M2型极化和发挥旁分泌功能,营造含有TGF-β1等生长因子和MMP-9组织重塑分子的微环境,促进组织新生和细胞外基质重塑。

     

  • 参考文献(30)

    [1] TangRF, ZhouXZ, NiuL, et al. Type Ⅰ collagen scaffold with WNT5A plasmid for in situ cartilage tissue engineering[J]. Biomed Mater Eng, 2022, 33(1):65-76. DOI: 10.3233/BME-211277.
    [2] GunatillakePA, AdhikariR. Biodegradable synthetic polymers for tissue engineering[J]. Eur Cell Mater, 2003, 5:1-16; discussion 16. DOI: 10.22203/ecm.v005a01.
    [3] SadtlerK, SommerfeldSD, WolfMT, et al. Proteomic composi-tion and immunomodulatory properties of urinary bladder matrix scaffolds in homeostasis and injury[J]. Semin Immunol, 2017, 29:14-23. DOI: 10.1016/j.smim.2017.05.002.
    [4] PokrywczynskaM, GubanskaI, DrewaG, et al. Application of bladder acellular matrix in urinary bladder regeneration: the state of the art and future directions[J]. Biomed Res Int, 2015, 2015:613439. DOI: 10.1155/2015/613439.
    [5] AndersonSR, GuptaN, JohnsonRM. Nonreplantable total scalp avulsion reconstruction with acellular biologic matrix and long-term outcome[J]. J Craniofac Surg, 2022, 33(4):e445-e446. DOI: 10.1097/SCS.0000000000008556.
    [6] HsuKF, ChiuYL, ChiaoHY, et al. Negative-pressure wound therapy combined with artificial dermis (Terudermis) followed by split-thickness skin graft might be an effective treatment option for wounds exposing tendon and bone: a retrospective observation study[J]. Medicine (Baltimore), 2021, 100(14):e25395. DOI: 10.1097/MD.0000000000025395.
    [7] 王士源,袁光海,鲁尧,等.负荷缓释VEGF的人工真皮对大鼠深Ⅱ度烧伤创面修复及细胞凋亡的影响[J]. 临床和实验医学杂志, 2021,20(21):2259-2262. DOI: 10.3969/j.issn.1671-4695.2021.21.006.
    [8] MahonOR, BroweDC, Gonzalez-FernandezT, et al. Nano-particle mediated M2 macrophage polarization enhances bone formation and MSC osteogenesis in an IL-10 dependent manner[J]. Biomaterials,2020,239:119833. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2020.119833.
    [9] VarelaP, SartoriS, ViebahnR, et al. Macrophage immunomodulation: an indispensable tool to evaluate the performance of wound dressing biomaterials[J]. J Appl Biomater Funct Mater, 2019, 17(1):2280800019830355. DOI: 10.1177/2280800019830355.
    [10] TangXY, YangFB, ChuGP, et al. Characterizing the inherent activity of urinary bladder matrix for adhesion, migration, and activation of fibroblasts as compared with collagen-based synthetic scaffold[J/OL]. J Biomater Appl, 2022:8853282221130883[2022-12-28]. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36177498/. DOI: 10.1177/08853282221130883.[published online ahead of print].
    [11] VaquetteC, Cooper-WhiteJJ. Increasing electrospun scaffold pore size with tailored collectors for improved cell penetration[J]. Acta Biomater, 2011, 7(6):2544-2557. DOI: 10.1016/j.actbio.2011.02.036.
    [12] JiangJ, LiZR, WangHJ, et al. Expanded 3D nanofiber scaffolds: cell penetration, neovascularization, and host response[J]. Adv Healthc Mater, 2016, 5(23):2993-3003. DOI: 10.1002/adhm.201600808.
    [13] AhmedT, MarçalH, JohnsonS, et al. Coalescence of extracellular matrix (ECM) from porcine urinary bladder (UBM) with a laser-activated chitosan-based surgical adhesive[J]. J Biomater Sci Polym Ed, 2012, 23(12):1521-1538. DOI: 10.1163/092050611X585431.
    [14] JiangD, HuangJW, ShaoHL, et al. Characterization of bladder acellular matrix hydrogel with inherent bioactive factors[J]. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl, 2017, 77:184-189. DOI: 10.1016/j.msec.2017.03.222.
    [15] MinuttiCM, KnipperJA, AllenJE, et al. Tissue-specific contribution of macrophages to wound healing[J]. Semin Cell Dev Biol, 2017, 61:3-11. DOI: 10.1016/j.semcdb.2016.08.006.
    [16] ChenYN, HuMR, LeiW, et al. Macrophage M1/M2 polarization[J]. Eur J Pharmacol, 2020,877:173090. DOI: 10.1016/j.ejphar.2020.173090.
    [17] DasA, DattaS, RocheE, et al. Novel mechanisms of collagenase santyl ointment (CSO) in wound macrophage polarization and resolution of wound inflammation[J]. Sci Rep, 2018, 8(1):1696. DOI: 10.1038/s41598-018-19879-w.
    [18] XinLB, LinXN, ZhouF, et al. A scaffold laden with mesenchymal stem cell-derived exosomes for promoting endometrium regeneration and fertility restoration through macrophage immunomodulation[J]. Acta Biomater, 2020, 113:252-266. DOI: 10.1016/j.actbio.2020.06.029.
    [19] KazimierczakP, KoziolM, PrzekoraA. The chitosan/agarose/nanoHA bone scaffold-induced M2 macrophage polarization and its effect on osteogenic differentiation in vitro[J]. Int J Mol Sci, 2021, 22(3):1109. DOI: 10.3390/ijms22031109.
    [20] ZhukauskasR, FischerDN, DeisterC, et al. A comparative study of porcine small intestine submucosa and cross-linked bovine type Ⅰ collagen as a nerve conduit[J]. J Hand Surg Glob Online, 2021, 3(5):282-288. DOI: 10.1016/j.jhsg.2021.06.006.
    [21] YangB, ZhangYF, ZhouLH, et al. Development of a porcine bladder acellular matrix with well-preserved extracellular bioactive factors for tissue engineering[J]. Tissue Eng Part C Methods, 2010, 16(5):1201-1211. DOI: 10.1089/ten.TEC.2009.0311.
    [22] FengC, ShanMJ, XiaYJ, et al. Single-cell RNA sequencing reveals distinct immunology profiles in human keloid[J].Front Immunol, 2022, 13: 940645. DOI: 10.3389/fimmu.2022.940645.
    [23] YinJL, WuY, YuanZW, et al. Advances in scarless foetal wound healing and prospects for scar reduction in adults[J]. Cell Prolif, 2020, 53(11):e12916. DOI: 10.1111/cpr.12916.
    [24] XinLB,LinXN,PanYB, et al. A collagen scaffold loaded with human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells facilitates endometrial regeneration and restores fertility[J].Acta Biomater, 2019, 92: 160-171. DOI: 10.1016/j.actbio.2019.05.012.
    [25] BrowneS, JhaAK, AmeriK, et al. TGF-β1/CD105 signaling controls vascular network formation within growth factor sequestering hyaluronic acid hydrogels[J]. PLoS One, 2018, 13(3):e0194679. DOI: 10.1371/journal.pone.0194679.
    [26] CastroAB, CortelliniS, TemmermanA, et al. Characterization of the leukocyte- and platelet-rich fibrin block: release of growth factors, cellular content, and structure[J]. Int J Oral Maxillofac Implants, 2019, 34(4):855-864. DOI: 10.11607/jomi.7275.
    [27] XiaoB, YangWJ, LeiD, et al.PGS scaffolds promote the in vivo survival and directional differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells restoring the morphology and function of wounded rat uterus[J]. Adv Healthc Mater, 2019, 8(5):e1801455. DOI: 10.1002/adhm.201801455.
    [28] XuL, DingLJ, WangL, et al.Umbilical cord-derived mesenchymal stem cells on scaffolds facilitate collagen degradation via upregulation of MMP-9 in rat uterine scars[J]. Stem Cell Res Ther, 2017, 8(1):84. DOI: 10.1186/s13287-017-0535-0.
    [29] StacyMR, NaitoY, MaxfieldMW, et al. Targeted imaging of matrix metalloproteinase activity in the evaluation of remodeling tissue-engineered vascular grafts implanted in a growing lamb model[J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 2014, 148(5):2227-2233. DOI: 10.1016/j.jtcvs.2014.05.037.
    [30] TianWM, KyriakidesTR. Matrix metalloproteinase-9 deficiency leads to prolonged foreign body response in the brain associated with increased IL-1β levels and leakage of the blood-brain barrier[J]. Matrix Biol, 2009, 28(3):148-159. DOI: 10.1016/j.matbio.2009.02.002.
  • 1  可吸收敷料及猪膀胱脱细胞基质(UBM)支架的微观结构。1A、1B.分别为可吸收敷料的上、下表面,均呈三维多孔结构 扫描电子显微镜×200;1C.猪UBM上表面呈致密的基底膜结构 扫描电子显微镜×200;1D.猪UBM下表面呈含有纤维结构的多孔固有层 扫描电子显微镜×200;1E、1F.分别为图1A、1B中方框处放大图,显示可吸收敷料清晰的孔状结构 扫描电子显微镜×1 000;1G、1H.分别为图1C、1D中方框处放大图,显示猪UBM清晰的基底膜结构和纤维结构 扫描电子显微镜×1 000

    2  2组小鼠巨噬细胞划痕后各时间点剩余划痕面积 倒置相差显微镜×40。2A、2B、2C、2D.分别为可吸收敷料浸提液组划痕后0(即刻)、1、3、7 d;2E、2F、2G、2H.分别为猪膀胱脱细胞基质浸提液组划痕后0、1、3、7 d,其中图2F、2G、2H剩余划痕面积分别明显小于图2B、2C、2D

    3  Transwell实验观察培养各时间点2组小鼠巨噬细胞的迁移情况 结晶紫×100。3A、3B.分别为可吸收敷料浸提液组、猪膀胱脱细胞基质(UBM)浸提液组培养12 h迁移至Transwell小室下层的细胞情况,图3B细胞数量明显多于图3A;3C、3D.分别为可吸收敷料浸提液组、猪UBM浸提液组培养24 h迁移至Transwell小室下层的细胞情况,图3D细胞数量明显多于图3C

    4  2组小鼠创面植入支架术后各时间点组织学观察。4A.术后7 d,可吸收敷料组支架底部聚集少量炎症细胞 苏木精-伊红×100;4B.术后7 d,猪膀胱脱细胞基质(UBM)组支架内部出现大量炎症细胞,较图4A明显增多 苏木精-伊红×100;4C.术后14 d,可吸收敷料组支架内部炎症细胞增多 苏木精-伊红×100;4D.术后14 d,猪UBM组支架内部炎症细胞广泛分布,较图4C明显增多 苏木精-伊红×100;4E、4F、4G、4H.分别为图4A、4B、4C、4D中方框处放大图,与放大前相比,可以看到更明显的炎症细胞浸润 苏木精-伊红×400

    注:炎症细胞细胞核呈深蓝色

    5  2组小鼠创面植入支架术后各时间点F4/80、TGF-β1、VEGF、MMP-9和Ⅰ型胶原蛋白阳性表达(呈棕色) 二氨基联苯胺-苏木精×400。5A、5B、5C、5D.分别为术后7 d可吸收敷料组、术后7 d猪UBM组、术后14 d可吸收敷料组、术后14 d猪UBM组F4/80阳性表达情况,图5B、5D的F4/80阳性细胞数分别明显多于图5A、5C;5E、5F、5G、5H.分别为术后7 d可吸收敷料组、术后7 d猪UBM组、术后14 d可吸收敷料组、术后14 d猪UBM组TGF-β1阳性表达情况,图5F、5H的TGF-β1阳性细胞数分别明显多于图5E、5G;5I、5J、5K、5L.分别为术后7 d可吸收敷料组、术后7 d猪UBM组、术后14 d可吸收敷料组、术后14 d猪UBM组VEGF阳性表达情况,图5J、5L的VEGF阳性细胞数分别明显多于图5I、5K;5M、5N、5O、5P.分别为术后7 d可吸收敷料组、术后7 d猪UBM组、术后14 d可吸收敷料组、术后14 d猪UBM组MMP-9阳性表达情况,图5N、5P的MMP-9阳性细胞数分别明显多于图5M、5O;5Q、5R、5S、5T.分别为术后7 d可吸收敷料组、术后7 d猪UBM组、术后14 d可吸收敷料组、术后14 d猪UBM组Ⅰ型胶原蛋白阳性表达情况,图5R、5T的Ⅰ型胶原蛋白沉积分别较图5Q、5S明显

    注:TGF-β1为转化生长因子β1,VEGF为血管内皮生长因子,MMP-9为基质金属蛋白酶9,UBM为膀胱脱细胞基质

    6  2组小鼠创面植入支架术后各时间点巨噬细胞的分布和极化 异硫氰酸荧光素-二苯并环辛炔-4',6-二脒基-2-苯基吲哚×200。6A.术后7 d,猪UBM组支架底层出现大量巨噬细胞;6B.术后7 d,可吸收敷料组支架底部聚集少量巨噬细胞;6C.术后14 d,猪UBM组支架未见明显M1型巨噬细胞;6D.术后14 d,可吸收敷料组支架内部出现少量M1型巨噬细胞;6E.术后7 d,猪UBM组支架底层见少量M2型巨噬细胞;6F.术后7 d,可吸收敷料组支架未见明显M2型巨噬细胞;6G.术后14 d,猪UBM组支架内部散在分布M2型巨噬细胞;6H.术后14 d,可吸收敷料组支架内部未见明显M2型巨噬细胞

    注:UBM为膀胱脱细胞基质;各图中右上小图为细胞核染色(蓝色)图、右中小图为F4/80染色(绿色,表示巨噬细胞)图、右下小图为CD86或CD206染色(樱红色)图,各图中左侧大图为右侧3张小图的合成图(F4/80与CD86或CD206的双染呈白色,分别表示巨噬细胞发生M1型或M2型极化);各图中虚线表示肉膜与材料的分界;图6A~6D为加入F4/80与CD86双抗后的染色,图6E~6H为加入F4/80与CD206双抗后的染色

    表1  2组小鼠巨噬细胞划痕后各时间点细胞迁移率比较(%,x¯±s

    组别样本数1 d3 d7 d
    可吸收敷料浸提液组313.6±2.419.5±1.529.7±2.0
    猪膀胱脱细胞基质浸提液组344.9±2.559.9±0.971.7±0.5
    t15.3119.7620.58
    P<0.001<0.001<0.001
    注:处理因素主效应,F=110.80,P<0.001;时间因素主效应,F=1 032.00,P<0.001;两者交互作用,F=8.04,P=0.006
    下载: 导出CSV

    表2  Transwell实验观测培养各时间点2组小鼠巨噬细胞的迁移数量比较(个,x¯±s

    组别样本数12 h24 h
    可吸收敷料浸提液组316.0±1.326.0±2.7
    猪膀胱脱细胞基质浸提液组338.0±2.586.0±2.1
    t12.2033.26
    P<0.001<0.001
    注:于100倍视野下计数;处理因素主效应,F=516.90,P<0.001;时间因素主效应,F=1 033.00,P<0.001;两者交互作用,F=221.90,P<0.001
    下载: 导出CSV

    表3  2组小鼠植入支架术后各时间点浸润的炎症细胞数量比较(个,x¯±s

    组别样本数7 d14 d
    可吸收敷料组617.0±5.340.2±4.8
    猪膀胱脱细胞基质组641.8±2.277.5±6.5
    t6.5810.70
    P<0.001<0.001
    注:于400倍视野下计数;处理因素主效应,F=132.60,P<0.001;时间因素主效应,F=146.50,P<0.001;两者交互作用,F=5.96,P=0.033
    下载: 导出CSV

    表4  2组小鼠植入支架术后各时间点F4/80、TGF-β1、VEGF和MMP-9阳性细胞数量比较(个,x¯±s

    组别样本数F4/80TGF-β1VEGFMMP-9
    可吸收敷料组6
    7 d12.3±1.110.2±0.914.4±1.317.7±2.4
    14 d11.3±1.818.7±1.114.0±1.519.7±1.1
    猪膀胱脱细胞基质组6
    7 d50.0±1.048.7±1.626.0±0.536.5±1.5
    14 d30.0±0.749.8±1.426.3±1.837.2±1.8
    t146.1140.6913.9014.15
    P1<0.001<0.001<0.001<0.001
    t219.7932.9312.1613.21
    P2<0.001<0.001<0.001<0.001
    注:于400倍视野下计数;TGF-β1为转化生长因子β1,VEGF为血管内皮生长因子,MMP-9为基质金属蛋白酶9;F4/80、TGF-β1、VEGF、MMP-9处理因素主效应,F值分别为283.30、50.64、0.01、2.14,P值分别为<0.001、<0.001、0.943、0.175;时间因素主效应,F值分别为2 038.00、2 710.00、331.70、374.40,P值均<0.001;两者交互作用,F值分别为231.90、20.17、0.34、0.44,P值分别为<0.001、<0.001、0.571、0.522;t1值、P1值,t2值、P2值分别为组间术后7、14 d各指标两两比较所得
    下载: 导出CSV

    表5  2组小鼠植入支架术后各时间点CD206和CD86阳性细胞百分比比较(%,x¯±s

    组别样本数CD206CD86
    可吸收敷料组6
    7 d41.2±10.180.2±7.9
    14 d56.0±8.972.1±2.5
    猪膀胱脱细胞基质组6
    7 d72.0±6.18.3±1.5
    14 d81.2±1.74.5±0.8
    t15.0520.90
    P10.002<0.001
    t24.1319.64
    P20.007<0.001
    注:CD206、CD86处理因素主效应,F值分别为7.73、5.98,P值分别为0.024、0.040;时间因素主效应,F值分别为42.16、821.90,P值均<0.001;两者交互作用,F值分别为0.42、0.79,P值分别为0.543、0.399;t1值、P1值,t2值、P2值分别为组间术后7、14 d各指标两两比较所得
    下载: 导出CSV
  • 加载中
图(7) / 表(5)
计量
  • 文章访问数:  1456
  • HTML全文浏览量:  100
  • PDF下载量:  40
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-05-16

目录

    /

    返回文章
    返回