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不同途径应用人脐带间充质干细胞外泌体治疗小鼠全层皮肤缺损创面的效果

王宏宇 巴特 周彪 闫增强 王睿甲 刘玲英

王宏宇, 巴特, 周彪, 等. 不同途径应用人脐带间充质干细胞外泌体治疗小鼠全层皮肤缺损创面的效果[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2024, 40(4): 314-322. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20231123-00203.
引用本文: 王宏宇, 巴特, 周彪, 等. 不同途径应用人脐带间充质干细胞外泌体治疗小鼠全层皮肤缺损创面的效果[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2024, 40(4): 314-322. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20231123-00203.
Wang HY,Ba T,Zhou B,et al.Effects of applying human umbilical cord mesenchymal stem cell exosomes through different pathways to treat full-thickness skin defect wounds in mice[J].Chin J Burns Wounds,2024,40(4):314-322.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20231123-00203.
Citation: Wang HY,Ba T,Zhou B,et al.Effects of applying human umbilical cord mesenchymal stem cell exosomes through different pathways to treat full-thickness skin defect wounds in mice[J].Chin J Burns Wounds,2024,40(4):314-322.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20231123-00203.

不同途径应用人脐带间充质干细胞外泌体治疗小鼠全层皮肤缺损创面的效果

doi: 10.3760/cma.j.cn501225-20231123-00203
基金项目: 

重大疾病防治科技行动计划创伤修复专项项目 2018ZX-01S-001S01

内蒙古自治区自然科学基金面上项目 2020MS08022

内蒙古自治区科技创新引导项目 CXYD2020BT03

详细信息
    通讯作者:

    刘玲英,Email:liulingyingyisheng@163.com

Effects of applying human umbilical cord mesenchymal stem cell exosomes through different pathways to treat full-thickness skin defect wounds in mice

Funds: 

Special Project of Science and Technology Action Plan for Prevention and Treatment of Major Diseases 2018ZX-01S-001S01

General Program of Natural Science Foundation of Inner Mongolia Autonomous Region of China 2020MS08022

Inner Mongolia Autonomous Region Science and Technology Innovation Guidance Project CXYD2020BT03

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  • 摘要:   目的   探讨通过创面局部涂抹、创缘皮下注射和尾静脉注射人脐带间充质干细胞(hUCMSC)外泌体治疗小鼠全层皮肤缺损创面的效果,探究应用hUCMSC外泌体治疗创面的最佳给药途径。   方法   该研究为实验研究。从3名25~35岁于内蒙古包钢医院妇产科正常分娩产妇弃用脐带组织中提取hUCMSC外泌体并成功鉴定。选用120只6~8周龄雄性BALB/c小鼠,于其背部制备全层皮肤缺损创面后,按随机数字表法分为对照组(不进行给药处理)、创面局部涂抹组、创缘皮下注射组、尾静脉注射组(每组30只小鼠),分别通过创面局部涂抹、创缘皮下注射、尾静脉注射给予后3组小鼠0.2 mL含200 μg hUCMSC外泌体的磷酸盐缓冲液。伤后7、14、21 d,观察创面的大体情况并计算创面愈合率;采集创面组织,分别通过苏木精-伊红和Masson染色观测病理学变化和胶原纤维情况,行CD31免疫组织化学染色观测新生微血管数量,采用酶联免疫吸附测定法检测肿瘤坏死因子α(TNF-α)和白细胞介素6(IL-6)的含量。各组各时间点样本数均为10。   结果   伤后7、14、21 d,4组小鼠创面均逐步愈合,其中创缘皮下注射组小鼠创面愈合情况最佳;3个给药组小鼠创面愈合率均显著高于对照组( P<0.05),创缘皮下注射组及尾静脉注射组小鼠创面愈合率均显著高于创面局部涂抹组( P<0.05),创缘皮下注射组小鼠创面愈合率均显著高于尾静脉注射组( P<0.05)。伤后7、14、21 d,与对照组比较,3个给药组小鼠创面组织生长、上皮化的速度显著加快,创面胶原纤维生成数量更多且排列更整齐。伤后7、14、21 d,在每200倍视野下,创面局部涂抹组小鼠创面组织新生微血管数量分别为(24.1±2.5)、(50.7±4.1)、(44.2±2.3)根,创缘皮下注射组小鼠创面组织新生微血管数量分别为(32.2±2.9)、(67.5±4.9)、(53.6±3.7)根,尾静脉注射组小鼠创面组织新生微血管数量分别为(27.8±2.4)、(59.1±3.7)、(49.6±2.6)根,均显著多于对照组的(20.6±1.7)、(46.7±3.4)、(40.9±2.8)根( P<0.05);创缘皮下注射组及尾静脉注射组小鼠创面组织中新生微血管数量均显著多于创面局部涂抹组( P<0.05);创缘皮下注射组小鼠创面组织中新生微血管数量均显著多于尾静脉注射组( P<0.05)。伤后7、14、21 d,3个给药组小鼠创面组织中TNF-α和IL-6的含量均较对照组显著减少( P<0.05),创缘皮下注射组及尾静脉注射组小鼠创面组织中TNF-α和IL-6的含量均显著少于创面局部涂抹组( P<0.05),创缘皮下注射组小鼠创面组织中TNF-α和IL-6的含量均显著少于尾静脉注射组( P<0.05)。   结论   创面局部涂抹、创缘皮下注射及尾静脉注射hUCMSC外泌体均可通过减轻过度炎症反应、促进血管新生发挥促进小鼠全层皮肤缺损创面愈合的作用,其中,创缘皮下注射具有更好的治疗效果,即创缘皮下注射是采用hUCMSC外泌体治疗创面的最佳给药途径。

     

  • 参考文献(24)

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  • 1  人脐带间充质干细胞外泌体的形态与粒径。1A.外泌体呈现大小均一的茶托状 透射电子显微镜×20 000;1B.外泌体粒径为30~150 nm

    注:图1B为横坐标经过lg处理后生成的图

    2  4组全层皮肤缺损小鼠伤后各时间点创面愈合情况。2A、2B、2C.分别为对照组伤后7、14、21 d创面,面积逐渐缩小;2D、2E、2F.分别为创面局部涂抹组伤后7、14、21 d创面,面积分别较图2A、2B、2C有所减小;2G、2H、2I.分别为创缘皮下注射组伤后7、14、21 d创面,面积分别较图2A、2B、2C明显减小,且外观与毛发生长更佳;2J、2K、2L.分别为尾静脉注射组伤后7、14、21 d创面,面积分别较图2A、2B、2C有所减小

    注:对照组小鼠未接受给药处理;对其余3组小鼠均给予人脐带间充质干细胞外泌体,组名指示相应给药方式

    3  4组全层皮肤缺损小鼠伤后各时间点创面组织中胶原纤维情况 Masson×40。3A、3B、3C.分别为对照组伤后7、14、21 d创面,胶原纤维数量少且排列均紊乱;3D、3E、3F.分别为创面局部涂抹组伤后7、14、21 d创面,图3D中胶原纤维情况与图3A相近,图3E、3F中胶原纤维数量分别较图3B、3C略增加但排列也较紊乱;3G、3H、3I.分别为创缘皮下注射组伤后7、14、21 d创面,胶原纤维数量分别明显多于图3A、3B、3C,排列更加整齐;3J、3K、3L.分别为尾静脉注射组伤后7、14、21 d创面,胶原纤维数量分别多于图3A、3B、3C,排列相对整齐

    注:对照组小鼠未接受给药处理;对其余3组小鼠均给予人脐带间充质干细胞外泌体,组名指示相应给药方式;胶原纤维呈蓝色

    4  4组全层皮肤缺损小鼠伤后各时间点创面组织中新生微血管情况 二氨基联苯胺-苏木精×200。4A、4B、4C.分别为对照组伤后7、14、21 d创面,新生微血管先增多后有一定减少;4D、4E、4F.分别为创面局部涂抹组伤后7、14、21 d创面,新生微血管数量分别较图4A、4B、4C增加;4G、4H、4I.分别为创缘皮下注射组伤后7、14、21 d创面,新生微血管数量分别较图4A、4B、4C明显增加;4J、4K、4L.分别为尾静脉注射组伤后7、14、21 d创面,新生微血管数量分别较图4A、4B、4C增加

    注:对照组小鼠未接受给药处理;对其余3组小鼠均给予人脐带间充质干细胞外泌体,组名指示相应给药方式;新生微血管呈棕褐色

    表1  4组全层皮肤缺损小鼠伤后各时间点创面愈合率比较(%, x ¯ ± s

    表1.   Comparison of wound healing rates of 4 groups of mice with full-thickness skin defects at each time point after injury

    组别 鼠数(只) 7 d 14 d 21 d
    创面局部涂抹组 10 26.1±4.3 45.7±8.3 85.4±5.0
    创缘皮下注射组 10 36.0±5.4 66.8±4.1 99.7±3.4
    尾静脉注射组 10 31.6±6.6 59.4±9.4 92.5±4.2
    对照组 10 17.3±2.5 40.4±10.6 80.2±5.6
    P 1 <0.001 0.047 <0.001
    P 2 <0.001 <0.001 <0.001
    P 3 <0.001 <0.001 <0.001
    P 4 <0.001 <0.001 <0.001
    P 5 <0.001 <0.001 <0.001
    P 6 0.002 0.003 <0.001
    注:对照组小鼠未接受给药处理;对其余3组小鼠均给予人脐带间充质干细胞外泌体,组名指示相应给药方式;时间因素主效应, F=3 051.01, P<0.001;处理因素主效应, F=179.96, P<0.001;两者交互作用, F=6.56, P<0.001; P 1值、 P 2值、 P 3值分别为创面局部涂抹组、创缘皮下注射组、尾静脉注射组与对照组各时间点比较所得; P 4值、 P 5值分别为创缘皮下注射组、尾静脉注射组与创面局部涂抹组各时间点比较所得; P 6值为创缘皮下注射组与尾静脉注射组各时间点比较所得
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    表2  4组全层皮肤缺损小鼠伤后各时间点创面组织中新生微血管数量比较(根, x ¯ ± s

    表2.   Comparison of the number of new microvessels in the wound tissue of 4 groups of mice with full-thickness skin defects at each time point after injury

    组别 鼠数(只) 7 d 14 d 21 d
    创面局部涂抹组 30 24.1±2.5 50.7±4.1 44.2±2.3
    创缘皮下注射组 30 32.2±2.9 67.5±4.9 53.6±3.7
    尾静脉注射组 30 27.8±2.4 59.1±3.7 49.6±2.6
    对照组 30 20.6±1.7 46.7±3.4 40.9±2.8
    P 1 <0.001 0.001 <0.001
    P 2 <0.001 <0.001 <0.001
    P 3 <0.001 <0.001 <0.001
    P 4 <0.001 <0.001 <0.001
    P 5 <0.001 <0.001 <0.001
    P 6 <0.001 <0.001 <0.001
    注:对照组小鼠未接受给药处理;对其余3组小鼠均给予人脐带间充质干细胞外泌体,组名指示相应给药方式;各组各时间点样本数为10;于200倍视野下计数新生微血管;时间因素主效应, F=2 889.44, P<0.001;处理因素主效应, F=355.25, P<0.001;两者交互作用, F=16.90, P<0.001; P 1值、 P 2值、 P 3值分别为创面局部涂抹组、创缘皮下注射组、尾静脉注射组与对照组各时间点比较所得; P 4值、 P 5值分别为创缘皮下注射组、尾静脉注射组与创面局部涂抹组各时间点比较所得; P 6值为创缘皮下注射组与尾静脉注射组各时间点比较所得
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    表3  4组全层皮肤缺损小鼠伤后各时间点创面组织中TNF-α与IL-6的含量比较(ng/L, x ¯ ± s

    表3.   Comparison of the content of TNF-α and IL-6 in the wound tissue of 4 groups of mice with full-thickness skin defects at each time point after injury

    组别 鼠数(只) TNF-α IL-6
    7 d 14 d 21 d 7 d 14 d 21 d
    创面局部涂抹组 30 168±15 108±13 86±10 295±32 152±14 133±12
    创缘皮下注射组 30 142±13 84±8 70±9 248±25 126±18 115±10
    尾静脉注射组 30 156±15 92±13 78±9 278±22 140±15 124±15
    对照组 30 205±15 143±15 101±10 332±30 162±19 142±16
    P 1 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 0.042 0.019
    P 2 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
    P 3 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
    P 4 <0.001 <0.001 0.001 <0.001 <0.001 <0.001
    P 5 0.004 <0.001 0.005 0.044 0.018 0.022
    P 6 <0.001 0.037 <0.001 <0.001 0.005 0.020
    注:对照组小鼠未接受给药处理;对其余3组小鼠均给予人脐带间充质干细胞外泌体,组名指示相应给药方式;各组各时间点样本数为10;肿瘤坏死因子α(TNF-α)与白细胞介素6(IL-6)的时间因素主效应, F值分别为1 477.78、2 419.30, P值均<0.001;处理因素主效应, F值分别为282.78、73.30, P值均<0.001;两者交互作用, F值分别为17.30、13.30, P值均<0.001; P 1值、 P 2值、 P 3值分别为创面局部涂抹组、创缘皮下注射组、尾静脉注射组与对照组各指标各时间点比较所得; P 4值、 P 5值分别为创缘皮下注射组、尾静脉注射组与创面局部涂抹组各指标各时间点比较所得; P 6值为创缘皮下注射组与尾静脉注射组各指标各时间点比较所得
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  • 收稿日期:  2023-11-23

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