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肿瘤坏死因子α/胞外信号调节激酶途径对HaCaT细胞迁移能力及小鼠全层皮肤缺损的影响

赵诗涵 金琳博 张江河 张一鸣 樊东力

赵诗涵, 金琳博, 张江河, 等. 肿瘤坏死因子α/胞外信号调节激酶途径对HaCaT细胞迁移能力及小鼠全层皮肤缺损的影响[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2023, 39(2): 122-131. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20221019-00460.
引用本文: 赵诗涵, 金琳博, 张江河, 等. 肿瘤坏死因子α/胞外信号调节激酶途径对HaCaT细胞迁移能力及小鼠全层皮肤缺损的影响[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2023, 39(2): 122-131. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20221019-00460.
Zhao SH,Jin LB,Zhang JH,et al.Effects of tumor necrosis factor-alpha/extracellular signal-regulated kinase pathway on migration ability of HaCaT cells and full-thickness skin defects in mice[J].Chin J Burns Wounds,2023,39(2):122-131.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20221019-00460.
Citation: Zhao SH,Jin LB,Zhang JH,et al.Effects of tumor necrosis factor-alpha/extracellular signal-regulated kinase pathway on migration ability of HaCaT cells and full-thickness skin defects in mice[J].Chin J Burns Wounds,2023,39(2):122-131.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20221019-00460.

肿瘤坏死因子α/胞外信号调节激酶途径对HaCaT细胞迁移能力及小鼠全层皮肤缺损的影响

doi: 10.3760/cma.j.cn501225-20221019-00460
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目 81971844

详细信息
    通讯作者:

    樊东力,Email:fdltmmu@sina.com

Effects of tumor necrosis factor-alpha/extracellular signal-regulated kinase pathway on migration ability of HaCaT cells and full-thickness skin defects in mice

Funds: 

General Program of National Natural Science Foundation of China 81971844

More Information
  • 摘要:   目的  探讨肿瘤坏死因子α(TNF-α)/胞外信号调节激酶(ERK)途径对HaCaT细胞迁移能力及小鼠全层皮肤缺损的影响。  方法  采用实验研究方法。按照随机数字表法(下同)将HaCaT细胞分为常氧组和低氧(氧气体积分数为1%,下同)条件下培养的低氧组。培养24 h后,采用微阵列置信度分析软件SAM 4.01筛选出2组细胞的显著差异表达基因,通过京都基因和基因组百科全书对信号通路中每条基因数目的显著性进行分析以筛选差异显著的信号通路,样本数为3。另取HaCaT细胞,在低氧条件下培养0(即刻)、3、6、12、24 h,采用酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测细胞分泌TNF-α的水平,样本数为5。另取HaCaT细胞,分为常氧组、单纯低氧组和加入FR180204(一种ERK抑制剂)并置于低氧条件下培养的低氧+抑制剂组,培养3、6、12、24 h,采用划痕试验检测细胞的迁移能力,样本数为12。另取HaCaT细胞,在低氧条件下培养0、3、6、12、24 h,采用蛋白质印迹法检测细胞中磷酸化核因子κB(p-NF-κB)、磷酸化p38(p-p38)、磷酸化ERK1/2(p-ERK1/2)、神经钙黏素和上皮钙黏素的表达,样本数为3。取64只6~8周龄雄性BALB/c小鼠,在小鼠背部制作全层皮肤缺损创面模型后,将其分为空白对照组和用FR180204处理的抑制剂组,每组32只,分别作相应处理。伤后0、3、6、9、12、15 d,观察创面情况并计算其愈合率(样本数为8)。伤后1、3、6、15 d,采用苏木精-伊红染色观察创面中新生血管生成、炎症细胞浸润和表皮新生情况,采用Masson染色观察创面中胶原沉积情况,采用蛋白质印迹法检测创面组织中p-NF-κB、p-p38、p-ERK1/2、神经钙黏素和上皮钙黏素的表达(样本数为6),采用免疫组织化学法检测创面中Ki67阳性细胞数和血管内皮生长因子(VEGF)吸光度值(样本数为5),采用ELISA法检测创面组织中白细胞介素6(IL-6)、IL-10、IL-1β和CCL20的蛋白表达(样本数为6)。对数据行单因素方差分析、重复测量方差分析、析因设计方差分析、Tukey检验、LSD检验和独立样本t检验。  结果  培养24 h后,与常氧组相比,低氧组细胞中上调了7 667个基因,下调了7 174个基因;在前述差异表达基因中,TNF-α信号通路有显著的变化(P<0.05)且基因数目多。低氧条件下,与0 h的(1.9±0.3)pg/mL相比,TNF-α表达量仅在细胞培养24 h[(11.1±2.1)pg/mL]时显著增加(P<0.05)。与常氧组相比,单纯低氧组细胞培养6、12、24 h的迁移能力均明显增强(t值分别为2.27、4.65、4.67,P<0.05);与单纯低氧组相比,低氧+抑制剂组细胞培养3、6、12、24 h的迁移能力均明显减弱(t值分别为2.43、3.06、4.62、8.14,P<0.05)。低氧条件下,与培养0 h相比,p-NF-κB、p-ERK1/2、神经钙黏素表达量在细胞培养12、24 h时均明显升高(P<0.05),p-p38表达量在细胞培养3、6、12、24 h时均明显升高(P<0.05),上皮钙黏素表达量在细胞培养6、12、24 h时均明显降低(P<0.05);其中,p-ERK1/2、p-NF-κB和上皮钙黏素在细胞中的表达量呈时间依赖性。与空白对照组相比,抑制剂组小鼠伤后3、6、9、12、15 d创面愈合率均明显降低(P<0.05);抑制剂组小鼠创缘周围在伤后3、6、15 d有更多炎症细胞浸润,尤其在伤后15 d,创面中可见大量组织坏死且新生表皮层不连续,同时胶原合成和新生血管减少;抑制剂组小鼠创面中p-NF-κB表达量在伤后3、6 d均明显降低(t值分别为3.26、4.26,P<0.05)但在伤后15 d明显升高(t=3.25,P<0.05),p-p38和神经钙黏素表达量在伤后1、3、6 d均明显降低(t值分别为4.89、2.98、3.98,9.51、11.69、4.10,P<0.05),p-ERK1/2表达量在伤后1、3、6、15 d均明显降低(t值分别为26.69、3.63、5.12、5.14,P<0.05),上皮钙黏素表达量在伤后1 d明显降低(t=20.67,P<0.05)但在伤后6 d明显增加(t=2.90,P<0.05);抑制剂组小鼠创面中Ki67阳性细胞数和VEGF的吸光度值在伤后3、6、15 d均明显减少/降低(t值分别为4.20、7.35、3.34,4.14、3.20、3.73,P<0.05);抑制剂组小鼠创面组织中IL-10表达量在伤后6 d明显降低(t=2.92,P<0.05),IL-6表达量在伤后6 d明显增加(t=2.73,P<0.05),IL-1β表达量在伤后15 d显著增加(t=3.46,P<0.05),CCL20表达量在伤后1、6 d均明显降低(t值分别为3.96、2.63,P<0.05)但在伤后15 d显著增加(t=3.68,P<0.05)。  结论  TNF-α/ERK途径可促进HaCaT细胞迁移并通过影响小鼠全层皮肤缺损创面中炎症因子和趋化因子的表达调控创面愈合。

     

  • 参考文献(33)

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  • 1  低氧条件(较常氧条件)下培养24 h后HaCaT细胞差异表达基因分析(样本数为3)

    注:低氧条件指氧气体积分数为1%;TNF为肿瘤坏死因子,PI3K为磷脂酰肌醇-3-激酶,Akt为蛋白激酶B,EGFR为表皮生长因子受体;P值为低氧组与常氧组相比所得;椭圆大小表示基因数目多少

    2  3组HaCaT细胞不同培养时间点的迁移情况。2A、2B、2C、2D、2E,2F、2G、2H、2I、2J,2K、2L、2M、2N、2O.分别为常氧组、单纯低氧组、低氧+抑制剂组细胞在划痕后培养0(即刻)、3、6、12、24 h情况,图2I、2J的划痕宽度分别较图2D、2E明显变窄,图2L、2M、2N、2O的划痕宽度分别较图2G、2H、2I、2J明显变宽;2P.不同时间点细胞划痕宽度的条图(样本数为12,x¯±s),处理因素主效应,F=18.38,P<0.001;时间因素主效应,F=30.01,P<0.001;二者交互作用,F=10.64,P<0.001;划痕后培养0、3、6、12、24 h,3组间总体比较,F值分别为0.19、4.65、6.68、16.16、41.67,P值分别为0.832、0.025、0.006、<0.001、<0.001;与常氧组相比,bP<0.05;与单纯低氧组相比,aP<0.05

    注:低氧条件指氧气体积分数为1%;抑制剂组所使用抑制剂为FR180204;划痕宽度反映细胞迁移能力

    3  低氧条件下培养各时间点HaCaT细胞相关蛋白表达情况。3A.各蛋白的条带图;3B.各蛋白的条图(样本数为3,x¯±s),培养3、6、12、24 h的时间因素主效应,F值分别为14.16、7.61、10.99、6.09,P值分别为<0.001、0.003、<0.001、0.010;与培养0 h相比,aP<0.05

    注:低氧条件指氧气体积分数为1%;p-ERK1/2为磷酸化胞外信号调节激酶1/2,GAPDH为3-磷酸甘油醛脱氢酶;条带图上方的1、2、3、4、5分别指细胞培养0(即刻)、3、6、12、24 h;将培养0 h的各蛋白表达量设为1,其余各指标蛋白表达量与之相比为相对表达量

    4  2组全层皮肤缺损小鼠伤后不同时间点创面愈合情况。4A、4B、4C、4D、4E、4F.分别为空白对照组伤后0、3、6、9、12、15 d的创面情况;4G、4H、4I、4J、4K、4L.分别为抑制剂组伤后0、3、6、9、12、15 d的创面情况,其中图4H、4I、4J、4K、4L的创面面积均分别明显大于图4B、4C、4D、4E、4F;4M.2组小鼠伤后不同时间点的创面愈合率比较(样本数为8,x¯±s),处理因素主效应,F=78.35,P<0.001;时间因素主效应,F=276.80,P<0.001;两者交互作用,F=4.53,P=0.001;与抑制剂组相比,aP<0.05

    注:抑制剂组所使用抑制剂为FR180204

    5  2组全层皮肤缺损小鼠伤后不同时间点创面组织中相关蛋白表达。5A.条带图,条带图上方1、3、5、7为空白对照组伤后1、3、6、15 d创面情况,条带图上方2、4、6、8为抑制剂组伤后1、3、6、15 d创面情况;5B.条图(样本数为6,x¯±s),伤后1、3、6、15 d 的时间因素主效应,F值分别为16.60、16.76、25.41、18.68、16.04,P值均<0.001;与空白对照组相比,aP<0.05

    注:抑制剂组所使用抑制剂为FR180204;p-ERK1/2为磷酸化胞外信号调节激酶1/2;GAPDH指3-磷酸甘油醛脱氢酶;将空白对照组各蛋白的表达量设为1,抑制剂组各蛋白的表达量与之相比为相对表达量

    表1  2组全层皮肤缺损小鼠伤后不同时间点创面组织中细胞因子表达比较(pg/mL,x¯±s

    组别样本数白细胞介素10白细胞介素1β
    1 d3 d6 d15 d1 d3 d6 d15 d
    空白对照组690±694±787±773±940.0±5.242.2±2.141.2±2.931.2±1.4
    抑制剂组689±890±668±864±741.3±3.443.5±4.241.5±4.637.8±4.1
    t0.340.902.920.810.550.700.153.46
    P0.7440.3940.0190.4430.5930.5030.8830.013
    注:抑制剂组所使用抑制剂为FR180204
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  • 收稿日期:  2022-10-19

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