脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞通過調(diào)控皮膚成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞中SERPINE1的表達(dá)促進(jìn)傷口愈合
《Stem Cells International》：Adipose Mesenchymal Stem Cells Promote Wound Healing by Modulating Expression of SERPINE1 in Dermal Fibroblasts and Keratinocytes
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本綜述系統(tǒng)闡述了脂肪間干細(xì)胞（ADSCs）通過上調(diào)絲氨酸蛋白酶抑制劑E1（SERPINE1/PAI-1）促進(jìn)皮膚傷口愈合的分子機(jī)制。研究結(jié)合體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，ADSCs通過旁分泌作用顯著增強(qiáng)人真皮成纖維細(xì)胞（HDFs）和人永生化角質(zhì)形成細(xì)胞（HaCaT）的增殖與遷移能力。轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)SERPINE1是ADSCs發(fā)揮作用的關(guān)鍵靶點(diǎn)，其下游涉及PI3K-Akt、MAPK等信號通路。該研究為ADSCs應(yīng)用于皮膚損傷治療提供了新的理論依據(jù)和治療靶點(diǎn)。
1. 引言
傷口愈合是皮膚屏障功能恢復(fù)的一個(gè)基本且復(fù)雜的過程，包括止血、炎癥、增殖和重塑等一系列高度有序、協(xié)調(diào)且時(shí)間上重疊的事件。慢性傷口對社會造成了日益增長的健康和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。在傷口愈合過程中，成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞的調(diào)節(jié)是促進(jìn)傷口愈合的重要靶點(diǎn)。脂肪來源的間充質(zhì)干細(xì)胞（ADSCs）因其豐度、易于分離、低免疫原性和多功能性而成為最有前途的干細(xì)胞群之一。絲氨酸蛋白酶抑制劑E成員1（SERPINE1或PAI-1）在表皮傷口中因損傷而上調(diào)，不僅參與纖維蛋白溶解的調(diào)節(jié)，還與人類皮膚傷口的再上皮化有關(guān)。
2. 材料與方法
成功從健康女性患者吸脂術(shù)丟棄的組織中提取、擴(kuò)增和鑒定了人脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞（ADSCs）。細(xì)胞表現(xiàn)出典型的成纖維細(xì)胞形態(tài)，具有多向分化潛能。通過流式細(xì)胞術(shù)檢測ADSCs表面標(biāo)志物CD44、CD73和CD90呈陽性，而CD31和CD45呈陰性。建立了小鼠體內(nèi)模型和體外Transwell共培養(yǎng)系統(tǒng)。采用RNA測序、qRT-PCR、Western blot、CCK-8法、細(xì)胞劃痕實(shí)驗(yàn)和Transwell遷移實(shí)驗(yàn)等方法分析了ADSCs對HDFs和HaCaT細(xì)胞增殖、遷移及相關(guān)分子機(jī)制的影響。
3. 結(jié)果
3.1. ADSCs的特性鑒定
ADSCs在光鏡下呈現(xiàn)典型的成纖維細(xì)胞形態(tài)，具有多向分化能力。流式細(xì)胞術(shù)分析顯示ADSCs高表達(dá)CD44、CD73和CD90，不表達(dá)CD31和CD45。
3.2. ADSCs增強(qiáng)小鼠皮膚傷口愈合
在小鼠全層皮膚缺損模型中，與PBS對照組相比，ADSCs處理組傷口愈合速度顯著加快，愈合質(zhì)量改善。組織學(xué)分析顯示ADSCs促進(jìn)再上皮化，減少炎癥細(xì)胞浸潤，增強(qiáng)膠原纖維沉積和新血管形成。
3.3. ADSCs促進(jìn)HDFs的增殖和遷移
與ADSCs共培養(yǎng)后，HDFs的增殖能力和遷移能力均顯著增強(qiáng)。Western blot分析顯示增殖細(xì)胞核抗原（PCNA）和α平滑肌肌動蛋白（α-SMA）的表達(dá)上調(diào)。
3.4. ADSCs促進(jìn)HaCaT細(xì)胞的增殖和遷移
與ADSCs共培養(yǎng)后，HaCaT細(xì)胞的增殖和遷移能力也顯著增強(qiáng)。PCNA和α-SMA蛋白表達(dá)水平升高。
3.5. HDF和HaCaT細(xì)胞與ADSCs共培養(yǎng)后的轉(zhuǎn)錄組分析
RNA測序分析發(fā)現(xiàn)，與ADSCs共培養(yǎng)后，HDFs和HaCaT細(xì)胞中SERPINE1的表達(dá)顯著調(diào)控。敲低SERPINE1抑制了HDF和HaCaT的增殖和遷移表型，而過表達(dá)SERPINE1則相反。通路富集分析顯示SERPINE1主要與PI3K-Akt和MAPK信號通路相關(guān)。
3.6. 敲低SERPINE1在HDF和HaCaT細(xì)胞中的表型驗(yàn)證
在HDFs和HaCaT細(xì)胞中敲低SERPINE1后，細(xì)胞增殖和遷移能力均受到抑制，進(jìn)一步證實(shí)了SERPINE1在ADSCs促進(jìn)傷口愈合中的關(guān)鍵作用。
3.7. 過表達(dá)SERPINE1在HDF和HaCaT細(xì)胞中的表型驗(yàn)證
過表達(dá)SERPINE1增強(qiáng)了HDFs和HaCaT細(xì)胞的增殖和遷移能力，與敲低實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相互印證。
4. 討論
本研究揭示了ADSCs通過旁分泌作用上調(diào)SERPINE1的表達(dá)，進(jìn)而激活PI3K-Akt和MAPK等信號通路，促進(jìn)皮膚成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖與遷移，從而加速傷口愈合的過程。SERPINE1作為ADSCs發(fā)揮作用的關(guān)鍵介質(zhì)，為開發(fā)針對慢性傷口等難愈性皮膚損傷的新療法提供了潛在靶點(diǎn)。
5. 結(jié)論
ADSCs通過上調(diào)SERPINE1增強(qiáng)成纖維細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖與遷移能力，從而促進(jìn)皮膚傷口愈合。該作用機(jī)制與PI3K-Akt和MAPK信號通路的調(diào)控密切相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)不僅增進(jìn)了對ADSCs在組織修復(fù)和再生中作用機(jī)制的理解，也為傷口管理和治療的臨床實(shí)踐提供了新的理論基礎(chǔ)。
