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糖尿病足患者创缘皮肤组织中成纤维细胞与角质形成细胞的相互作用及其机制

阮琼芳 章思语 席毛毛 阮晶晶 刘淑华 李炳辉 谢卫国

阮琼芳, 章思语, 席毛毛, 等. 糖尿病足患者创缘皮肤组织中成纤维细胞与角质形成细胞的相互作用及其机制[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2024, 40(8): 762-771. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20240221-00067.
引用本文: 阮琼芳, 章思语, 席毛毛, 等. 糖尿病足患者创缘皮肤组织中成纤维细胞与角质形成细胞的相互作用及其机制[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2024, 40(8): 762-771. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20240221-00067.
Ruan QF,Zhang SY,Xi MM,et al.Interaction between fibroblasts and keratinocytes in the wound edge skin tissue of a diabetic foot patient and the mechanism[J].Chin J Burns Wounds,2024,40(8):762-771.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20240221-00067.
Citation: Ruan QF,Zhang SY,Xi MM,et al.Interaction between fibroblasts and keratinocytes in the wound edge skin tissue of a diabetic foot patient and the mechanism[J].Chin J Burns Wounds,2024,40(8):762-771.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20240221-00067.

糖尿病足患者创缘皮肤组织中成纤维细胞与角质形成细胞的相互作用及其机制

doi: 10.3760/cma.j.cn501225-20240221-00067
基金项目: 

武汉市科技局知识创新项目 2023020201010192

湖北省自然科学基金面上项目 2021CFB532

湖北省卫健委科研项目 WJ2021M260

上海王正国创伤医学发展基金会生长因子复兴计划 SZYZ-TR-10

详细信息
    通讯作者:

    谢卫国,Email:wgxie@hotmail.com

Interaction between fibroblasts and keratinocytes in the wound edge skin tissue of a diabetic foot patient and the mechanism

Funds: 

Wuhan Science and Technology Bureau Knowledge Innovation Project 2023020201010192

General Program of Hubei Natural Science Foundation 2021CFB532

Scientific Research Program of Health Commission of Hubei Province of China WJ2021M260

Shanghai Wang Zhengguo Foundation for Traumatic Medicine Growth Factor Rejuvenation Plan SZYZ-TR-10

More Information
  • 摘要:   目的  探讨糖尿病足患者创缘皮肤组织中成纤维细胞(Fb)与角质形成细胞(KC)的相互作用及其机制。  方法  该研究为实验研究。取华中科技大学同济医学院附属梨园医院创面修复科2021年8月收治的1例糖尿病足患者(男,33岁)和该院手外科2021年9月收治的1例急性足外伤患者(男,50岁)创缘皮肤组织,行单细胞转录组测序,分析Fb亚群中趋化因子配体和KC亚群中趋化因子受体的相互作用。收集常规培养和用高浓度葡萄糖培养7 d的人包皮Fb(HFF)的上清液,分别作为正常条件培养基(CM)和高糖CM。取HaCaT细胞,分为用正常CM培养的正常CM组和用高糖CM培养的高糖CM组,进行划痕试验,并计算划痕后24、48 h细胞迁移率(样本数为3)。利用液相悬浮芯片检测2种CM中细胞因子含量(样本数为5)。取HFF,分为常规培养的正常组和用高浓度葡萄糖培养的高糖组,培养7 d,采用实时荧光定量反转录PCR法检测CXC趋化因子配体1(CXCL1)、CXCL2、CXCL8和CXCL12的mRNA表达(样本数为6)。取正常CM组和高糖CM组HaCaT细胞,采用蛋白质印迹法检测培养48 h细胞中CXC趋化因子受体4(CXCR4)的蛋白表达(样本数为3)。取HaCaT细胞,分为正常CM组、高糖CM组、正常CM+CXCL12组、高糖CM+CXCL12组,前2组细胞处理同前,后2组细胞分别采用含重组人CXCL12的正常CM和高糖CM培养,行划痕试验并计算划痕后24、48 h细胞迁移率,采用蛋白质印迹法检测培养48 h细胞中CXCR4蛋白表达(样本数均为3)。  结果  相较于急性足外伤创缘皮肤组织,糖尿病足创缘皮肤组织Fb亚群中的趋化因子配体(CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL8、CXCL12)和KC亚群中的趋化因子受体(CXCR2和CXCR4)间的相互作用明显减弱。划痕后24、48 h,高糖CM组HaCaT细胞迁移率均明显低于正常CM组(t值分别为23.50、15.65,P<0.05)。相较于正常CM,高糖CM中的CXCL1含量明显增多(P<0.05),CXCL12含量明显减少(P<0.05)。培养7 d,相较于正常组,高糖组HFF中CXCL1、CXCL2和CXCL8的mRNA表达均明显升高(t值分别为4.25、4.98、10.04,P<0.05),CXCL12的mRNA表达明显降低(t=4.10,P<0.05)。培养48 h,高糖CM组HaCaT细胞中CXCR4的蛋白表达明显低于正常CM组(t=5.13,P<0.05)。划痕后24、48 h,高糖CM组HaCaT细胞迁移率较正常CM组和高糖CM+CXCL12组明显降低(P值均<0.05);划痕后24 h,正常CM+CXCL12组HaCaT细胞迁移率较正常CM组明显降低(P<0.05);划痕后48 h,正常CM+CXCL12组HaCaT细胞迁移率较高糖CM+CXCL12组明显升高(P<0.05)。培养48 h,高糖CM+CXCL12组HaCaT细胞中CXCR4蛋白表达为0.446±0.050,明显高于高糖CM组的0.247±0.010(P<0.05),与正常CM+CXCL12组的0.522±0.082相近(P>0.05);正常CM组HaCaT细胞中CXCR4蛋白表达为0.509±0.055,明显高于高糖CM组(P<0.05)。  结论  糖尿病足创缘皮肤组织Fb亚群中的趋化因子配体和KC亚群中的趋化因子受体间的相互作用明显减弱。高糖抑制HFF分泌CXCL12,其细胞培养上清液刺激导致HaCaT细胞迁移能力减弱、CXCR4表达降低。给予外源性CXCL12蛋白可增加HaCaT细胞中CXCR4的蛋白表达,增强细胞迁移能力。

     

  • 参考文献(35)

    [1] McDermottK,FangM,BoultonA,et al.Etiology, epidemiology, and disparities in the burden of diabetic foot ulcers[J].Diabetes Care,2023,46(1):209-221.DOI: 10.2337/dci22-0043.
    [2] LanT,LiZ,ChenJ.FusionSegNet: fusing global foot features and local wound features to diagnose diabetic foot[J].Comput Biol Med,2023,152:106456.DOI: 10.1016/j.compbiomed.2022.106456.
    [3] PatelS,SrivastavaS,SinghMR,et al.Mechanistic insight into diabetic wounds: pathogenesis, molecular targets and treatment strategies to pace wound healing[J].Biomed Pharmacother,2019,112:108615.DOI: 10.1016/j.biopha.2019.108615.
    [4] 曹涛,肖丹,计鹏,等.肝细胞生长因子修饰的人脂肪间充质干细胞外泌体对糖尿病小鼠全层皮肤缺损的作用[J].中华烧伤与创面修复杂志,2022,38(11):1004-1013.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220731-00330.
    [5] 王宁,鞠上.糖尿病足溃疡难愈合机制研究进展[J].中华烧伤与创面修复杂志,2022,38(11):1085-1089.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220227-00038.
    [6] SorgH, SorgCGG. Skin wound healing: of players, patterns, and processes[J]. Eur Surg Res, 2023,64(2):141-157. DOI: 10.1159/000528271.
    [7] 谢军,毛玉洁,王思宇,等.紫草素对大鼠慢性皮肤溃疡创面愈合及新生血管形成的促进作用及其机制[J].解放军医学杂志,2022,47(1):39-45.DOI: 10.11855/j.issn.0577-7402.2022.01.0039.
    [8] OrmazabalV,Nova-LampetiE,RojasD,et al.Secretome from human mesenchymal stem cells-derived endothelial cells promotes wound healing in a type-2 diabetes mouse model[J].Int J Mol Sci,2022,23(2):941.DOI: 10.3390/ijms23020941.
    [9] SharifiaghdamM, ShaabaniE, Faridi-MajidiR, et al. Macrophages as a therapeutic target to promote diabetic wound healing[J]. Mol Ther,2022,30(9):2891-2908. DOI: 10.1016/j.ymthe.2022.07.016.
    [10] LuD,XuY,LiuQ,et al.Mesenchymal stem cell-macrophage crosstalk and maintenance of inflammatory microenvironment homeostasis[J].Front Cell Dev Biol,2021,9:681171.DOI: 10.3389/fcell.2021.681171.
    [11] DiX,ChenJ,LiY,et al.Crosstalk between fibroblasts and immunocytes in fibrosis: from molecular mechanisms to clinical trials[J].Clin Transl Med,2024,14(1):e1545.DOI: 10.1002/ctm2.1545.
    [12] ChabeliMS,WangX,YinghaoL,et al.Similarities between wound re-epithelialization and metastasis in ESCC and the crucial involvement of macrophages: a review[J].Cancer Treat Res Commun,2022,32:100621.DOI: 10.1016/j.ctarc.2022.100621.
    [13] MaZ,DingY,DingX,et al.PDK4 rescues high-glucose-induced senescent fibroblasts and promotes diabetic wound healing through enhancing glycolysis and regulating YAP and JNK pathway[J].Cell Death Discov,2023,9(1):424.DOI: 10.1038/s41420-023-01725-2.
    [14] ZhangS,MengN,LiuS,et al.Targeting senescent HDF with the USP7 inhibitor P5091 to enhance DFU wound healing through the p53 pathway[J].Biochem Biophys Res Commun,2024,722:150149.DOI: 10.1016/j.bbrc.2024.150149.
    [15] VozaFA,HuertaCT,LeN,et al.Fibroblasts in diabetic foot ulcers[J].Int J Mol Sci,2024,25(4):2172. DOI: 10.3390/ijms25042172.
    [16] LiuY,LiuY,HeW,et al.Fibroblasts: immunomodulatory factors in refractory diabetic wound healing[J].Front Immunol,2022,13:918223.DOI: 10.3389/fimmu.2022.918223.
    [17] 何秀娟,林燕,刘青武,等.皮肤成纤维细胞在创面愈合中的研究进展[J/CD].中华损伤与修复杂志(电子版),2021,16(1):74-77.DOI: 10.3877/cma.j.issn.1673-9450.2021.01.015.
    [18] XiaoY,QianJ,DengX,et al.Macrophages regulate healing-associated fibroblasts in diabetic wound[J].Mol Biol Rep,2024,51(1):203.DOI: 10.1007/s11033-023-09100-1.
    [19] HeS,LiZ,WangL,et al.A nanoenzyme-modified hydrogel targets macrophage reprogramming-angiogenesis crosstalk to boost diabetic wound repair[J].Bioact Mater,2024,35:17-30.DOI: 10.1016/j.bioactmat.2024.01.005.
    [20] HollJ,KowalewskiC,ZimekZ,et al.Chronic diabetic wounds and their treatment with skin substitutes[J].Cells,2021,10(3):655.DOI: 10.3390/cells10030655.
    [21] WilkinsonHN,HardmanMJ.Wound healing: cellular mechanisms and pathological outcomes[J].Open Biol,2020,10(9):200223.DOI: 10.1098/rsob.200223.
    [22] GrzelakEM,ElshanNGRD,ShaoS,et al.Pharmacological YAP activation promotes regenerative repair of cutaneous wounds[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2023,120(28):e2305085120.DOI: 10.1073/pnas.2305085120.
    [23] JohnJV,SharmaNS,TangG,et al.Nanofiber aerogels with precision macrochannels and LL-37-mimic peptides synergistically promote diabetic wound healing[J].Adv Funct Mater,2023,33(1):2206936. DOI: 10.1002/adfm.202206936.
    [24] 张喻平,张琼,邓芳,等.高糖微环境下P62对人表皮细胞株HaCaT迁移和运动性的影响及其机制[J].中华烧伤与创面修复杂志,2022,38(11):1014-1022.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220630-00272.
    [25] TheocharidisG,BaltzisD,RoustitM,et al.Integrated skin transcriptomics and serum multiplex assays reveal novel mechanisms of wound healing in diabetic foot ulcers[J].Diabetes,2020,69(10):2157-2169.DOI: 10.2337/db20-0188.
    [26] DinhHQ,PanF,WangG,et al.Integrated single-cell transcriptome analysis reveals heterogeneity of esophageal squamous cell carcinoma microenvironment[J].Nat Commun,2021,12(1):7335.DOI: 10.1038/s41467-021-27599-5.
    [27] 曾帅丹,杨磊.各种组学分析在体表慢性难愈合创面中的研究进展[J].中华烧伤与创面修复杂志,2023,39(1):75-80.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220216-00030.
    [28] WangZ,WeiD,LiS,et al.Healing mechanism of diabetic foot ulcers using single-cell RNA-sequencing[J].Ann Transl Med,2023,11(5):210.DOI: 10.21037/atm-23-240.
    [29] WilkinsonHN,ClowesC,BanyardKL,et al.Elevated local senescence in diabetic wound healing is linked to pathological repair via CXCR2[J].J Invest Dermatol,2019,139(5):1171-1181.e6.DOI: 10.1016/j.jid.2019.01.005.
    [30] XuJ,HuJ,Idlett-AliS,et al.Discovery of small molecule activators of chemokine receptor CXCR4 that improve diabetic wound healing[J].Int J Mol Sci,2022,23(4):2196.DOI: 10.3390/ijms23042196.
    [31] WilkinsonHN,HardmanMJ.Senescence in wound repair: emerging strategies to target chronic healing wounds[J].Front Cell Dev Biol,2020,8:773.DOI: 10.3389/fcell.2020.00773.
    [32] PeddibhotlaS,CaplesK,MehtaA,et al.Triazolothiadiazine derivative positively modulates CXCR4 signaling and improves diabetic wound healing[J].Biochem Pharmacol,2023,216:115764.DOI: 10.1016/j.bcp.2023.115764.
    [33] RestivoTE,MaceKA,HarkenAH,et al.Application of the chemokine CXCL12 expression plasmid restores wound healing to near normal in a diabetic mouse model[J].J Trauma,2010,69(2):392-398.DOI: 10.1097/TA.0b013e3181e772b0.
    [34] YeboahA,CohenRI,FaulknorR,et al.The development and characterization of SDF1α-elastin-like-peptide nanoparticles for wound healing[J].J Control Release,2016,232:238-247.DOI: 10.1016/j.jconrel.2016.04.020.
    [35] ShafiqM,YuanZ,RafiqueM,et al.Combined effect of SDF-1 peptide and angiogenic cues in co-axial PLGA/gelatin fibers for cutaneous wound healing in diabetic rats[J].Colloids Surf B Biointerfaces,2023,223:113140.DOI: 10.1016/j.colsurfb.2023.113140.
  • 图  1  基于单细胞转录组测序分析急性足外伤患者创缘皮肤组织和糖尿病足患者创缘皮肤组织Fb亚群中趋化因子配体与KC亚群中趋化因子受体的相互作用

    注:图中最左侧字母A表示急性足外伤创缘皮肤组织,D表示糖尿病足创缘皮肤组织;CXCL为CXC趋化因子配体,CXCR为CXC趋化因子受体,ACKR3为非典型趋化因子受体3,Fb为成纤维细胞,KC为角质形成细胞;从左至右各列依次为Fb亚群1与Fb亚群5、Fb亚群1与KC亚群2、Fb亚群1与KC亚群4、Fb亚群1与KC亚群6、Fb亚群2与Fb亚群5、Fb亚群2与KC亚群2、Fb亚群2与KC亚群4、Fb亚群2与KC亚群6、Fb亚群3与Fb亚群1、Fb亚群3与Fb亚群3、Fb亚群3与Fb亚群5、Fb亚群3与Fb亚群6、Fb亚群3与KC亚群2、Fb亚群3与KC亚群4、Fb亚群3与KC亚群6、Fb亚群4与Fb亚群5、Fb亚群4与KC亚群2、Fb亚群4与KC亚群4、Fb亚群4与KC亚群6、Fb亚群5与Fb亚群5、Fb亚群5与KC亚群2、Fb亚群5与KC亚群4、Fb亚群5与KC亚群6、Fb亚群6与Fb亚群5、Fb亚群6与KC亚群2、Fb亚群6与KC亚群4、Fb亚群6与KC亚群6

    图  2  2组HaCaT细胞划痕后各时间点迁移情况 倒置相差显微镜×200。2A、2B、2C.分别为正常CM组细胞划痕后0(即刻)、24、48 h的划痕面积,划痕面积逐渐变小;2D、2E、2F.分别为高糖CM组细胞划痕后0、24、48 h的划痕面积,图2E和2F剩余划痕面积分别较图2B和2C明显增大

    注:CM为条件培养基;用常规培养人包皮成纤维细胞的上清液培养正常CM组细胞,用高浓度葡萄糖培养的人包皮成纤维细胞的上清液培养高糖CM组细胞

    图  3  采用液相悬浮芯片检测常规培养人包皮成纤维细胞7 d的上清液(即正常CM)和用高浓度葡萄糖培养人包皮成纤维细胞 7 d的上清液(即高糖CM)中细胞因子含量

    注:第1~5列为正常CM,第6~10列为高糖CM;CM为条件培养基,IL为白细胞介素,CXCL为CXC趋化因子配体,CCL为CC趋化因子配体,TNF为肿瘤坏死因子,GM-CSF为粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子

    图  4  蛋白质印迹法检测的2组HaCaT细胞培养48 h的CXCR4的蛋白表达

    注:用常规培养人包皮成纤维细胞的上清液培养正常CM组细胞,用高浓度葡萄糖培养的人包皮成纤维细胞的上清液培养高糖CM组细胞;CM为条件培养基,CXCR4为CXC趋化因子受体4,GAPDH为3-磷酸甘油醛脱氢酶;条带图上方1和2分别表示正常CM组和高糖CM组

    图  5  4组HaCaT细胞划痕后各时间点迁移情况 倒置相差显微镜×200。5A、5B、5C、5D.分别为正常CM组、正常CM+CXCL12组、高糖CM组和高糖CM+CXCL12组划痕后0(即刻)h划痕面积;5E、5F、5G、5H.分别为正常CM组、正常CM+CXCL12组、高糖CM组和高糖CM+CXCL12组划痕后24 h划痕面积,图5E剩余划痕面积最小,图5E、5F、5H剩余划痕面积小于图5G;5I、5J、5K、5L.分别为正常CM组、正常CM+CXCL12组、高糖CM组和高糖CM+CXCL12组划痕后48 h划痕面积,图5I、5J中基本未见划痕,图5K剩余划痕面积明显大于图5L

    注:用常规培养人包皮成纤维细胞的上清液培养正常CM组细胞,用高浓度葡萄糖培养的人包皮成纤维细胞的上清液培养高糖CM组细胞,分别在正常CM组和高糖CM组处理的基础上用重组人CXCL12处理正常CM+CXCL12组和高糖CM+CXCL12组细胞;CM为条件培养基,CXCL12为CXC趋化因子配体12

    图  6  蛋白质印迹法检测的4组HaCaT细胞培养48 h的CXCR4的蛋白表达

    注:用常规培养人包皮成纤维细胞的上清液培养正常CM组细胞,用高浓度葡萄糖培养的人包皮成纤维细胞的上清液培养高糖CM组细胞,分别在正常CM组和高糖CM组处理的基础上用重组人CXCL12处理正常CM+CXCL12组、高糖CM+CXCL12组细胞;CM为条件培养基,CXCL12为CXC趋化因子配体12,CXCR4为CXC趋化因子受体4,GAPDH为3-磷酸甘油醛脱氢酶;条带图上方1、2、3、4分别表示正常CM组、正常CM+CXCL12组、高糖CM组和高糖CM+CXCL12组

    引物名称引物序列(5'→3')产物大小(bp)
    CXCL1上游:GGGAATTCACCCCAAGAACATC121
    下游:GGATGCAGGATTGAGGCAAGC
    CXCL2上游:CAAACCGAAGTCATAGCCACA157
    下游:TCCTTCAGGAACAGCCACCA
    CXCL8上游:CATACTCCAAACCTTTCCACCC164
    下游:CATACTCCAAACCTTTCCACCC
    CXCL12上游:TGAGCTACAGATGCCCATGC103
    下游:ACAATCTGAAGGGCACAGTTTG
    β肌动蛋白上游:CACCCAGCACAATGAAGATCAAGAT317
    下游:CCAGTTTTTAAATCCTGAGTCAAGC
    注:HFF为人包皮成纤维细胞,CXCL为CXC趋化因子配体
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    Table  2.   2组HaCaT细胞划痕后各时间点迁移率比较(%,x¯±s

    组别样本数24 h48 h
    正常CM组354.06±1.9582.66±2.75
    高糖CM组317.53±1.8547.72±2.71
    t23.5015.65
    P<0.001<0.001
    注:CM为条件培养基;用常规培养人包皮成纤维细胞的上清液培养正常CM组细胞,用高浓度葡萄糖培养的人包皮成纤维细胞的上清液培养高糖CM组细胞;时间因素主效应,F=4 592.04,P<0.001;处理因素主效应,F=363.46,P<0.001;两者交互作用,F=3.36,P=0.140
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    Table  3.   4组HaCaT细胞划痕后各时间点迁移率比较(%,x¯±s

    组别样本数24 h48 h
    高糖CM组316.27±1.1026.33±3.02
    正常CM组355.95±5.73100
    高糖CM+CXCL12组342.05±0.5586.65±0.24
    正常CM+CXCL12组341.49±3.23100
    F73.221 622.80
    P<0.001<0.001
    P1<0.001<0.001
    P2<0.001<0.001
    P30.004>0.999
    P4>0.999<0.001
    注:用常规培养人包皮成纤维细胞的上清液培养正常CM组细胞,用高浓度葡萄糖培养的人包皮成纤维细胞的上清液培养高糖CM组细胞,分别在正常CM组和高糖CM组处理的基础上用重组人CXCL12处理正常CM+CXCL12组、高糖CM+CXCL12组细胞;CM为条件培养基,CXCL12为CXC趋化因子配体12;时间因素主效应,F=1 242.82,P<0.001;处理因素主效应,F=646.70,P<0.001;两者交互作用,F=85.46,P<0.001;F值、P值为组间各时间点总体比较所得;P1值、P2值分别为高糖CM组与正常CM组、高糖CM+CXCL12组比较所得,P3值、P4值分别为正常CM+CXCL12组与正常CM组、高糖CM+CXCL12组比较所得
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图(7) / 表(3)
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  • 收稿日期:  2024-02-21

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