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

作     者：曹涛 肖丹 计鹏 张智 蔡维霞 韩超 李雯 陶克 Cao Tao;Xiao Dan;Ji Peng;Zhang Zhi;Cai Weixia;Han Chao;Li Wen;Tao Ke

作者机构：空军军医大学第一附属医院全军烧伤中心烧伤与皮肤外科西安710032 

出 版 物：《中华烧伤与创面修复杂志》 (Chinese Journal of Burns And Wounds)

年 卷 期：2022年第38卷第11期

页      面：1004-1013页

核心收录：

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(81871561) 

主　　题：外泌体 肝细胞生长因子 新生血管化,生理性 糖尿病,实验性 间质干细胞 创面修复 

摘      要：目的探讨肝细胞生长因子(HGF)修饰的人脂肪间充质干细胞(ADSC)外泌体对糖尿病小鼠全层皮肤缺损创面的作用及其机制。方法采用实验研究方法。取2021年2—5月于空军军医大学第一附属医院整形科行腹部手术的3名健康女性(10~25岁)废弃脂肪组织,采用胶原酶消化法获取原代ADSC,培养7 d,用倒置相差显微镜观察细胞形态。取第3代ADSC,转染HGF慢病毒,培养5 d,采用成像系统观察细胞荧光情况并计算转染率。取第3~6代ADSC和第3~6代转染HGF的ADSC,均分别采用密度梯度离心法提取其外泌体,即为ADSC外泌体和HGF-ADSC外泌体。采用透射电子显微镜观察外泌体微观形态,采用流式细胞仪检测外泌体的CD9、CD63、CD81阳性表达。取24只6周龄雄性昆明小鼠,制作糖尿病模型后,在其背部制作全层皮肤缺损创面。按照随机数字表法将小鼠分为磷酸盐缓冲液(PBS)组、单纯HGF组、单纯ADSC外泌体组和HGF-ADSC外泌体组,每组6只,分别作相应处理。伤后3、7、10、14 d,观察创面愈合情况并计算其愈合率,使用多普勒血流仪检测创基血流强度并计算伤后10 d创基相对血流强度百分比。伤后10 d,采用免疫荧光法检测创面中Ki67阳性细胞数,采用免疫组织化学法检测创面中CD31阳性染色且成管样结构的新生血管数,采用蛋白质印迹法检测创面中内皮型一氧化氮合酶(eNOS)、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、磷酸化PI3K(p-PI3K)、蛋白激酶B(Akt)、磷酸化Akt(p-Akt)的蛋白表达并计算p-PI3K与PI3K比值及p-Akt与Akt比值。伤后14 d,采用苏木精-伊红染色法、Masson染色法分别检测创面皮肤组织缺损长度及胶原新生情况,并计算胶原容积分数(CVF)。样本数均为3。对数据行重复测量方差分析、单因素方差分析及Tukey检验。结果原代ADSC培养7 d,细胞呈梭形,生长密集后呈旋涡状排列。培养5 d后,第3代转染HGF的ADSC携带绿色荧光,转染率为85%。ADSC外泌体及HGF-ADSC外泌体微观形态相似,均呈囊泡状结构,平均粒径分别为103、98 nm,均呈CD9、CD63、CD81阳性。伤后3 d,4组小鼠创面的创周均红肿且有少量渗液;伤后7 d,HGF-ADSC外泌体组创面逐渐缩小,其余3组创面缩小不明显;伤后10 d,4组创面均缩小、结痂;伤后14 d,HGF-ADSC外泌体组创面基本愈合,其余3组均有残余创面。伤后3 d,4组创面愈合率接近(P0.05);伤后7、10 d,HGF-ADSC外泌体组创面愈合率均分别明显高于PBS组、单纯HGF组及单纯ADSC外泌体组(q值分别为13.11、13.11、11.89,12.85、11.28、7.74,P0.01);伤后14 d,HGF-ADSC外泌体组创面愈合率明显高于PBS组、单纯HGF组及单纯ADSC外泌体组(q值分别为15.50、11.64、6.36,P值均0.01)。伤后3 d,4组小鼠创基均无明显血运;伤后7 d,HGF-ADSC外泌体组创基开始有微血管形成,其余3组创基仅创缘充血;伤后10 d,除PBS组创基仍无明显血运外,其余3组均有微血管形成;伤后14 d,HGF-ADSC外泌体组创基血流信号强于其余3组且分布均匀。伤后10 d,HGF-ADSC外泌体组创基相对血流强度百分比明显高于PBS组、单纯HGF组及单纯ADSC外泌体组(q值分别为23.73、19.32、9.48,P值均0.01);HGF-ADSC外泌体组创面中Ki67阳性细胞数及新生血管数均明显多于PBS组、单纯HGF组及单纯ADSC外泌体组(q值分别为19.58、18.20、11.04,20.68、13.79、8.12,P0.01)。伤后10 d,HGF-ADSC外泌体组创面中eNOS蛋白表达水平明显高于PBS组、单纯HGF组及单纯ADSC外泌体组(q值分别为53.23、42.54、26.54,P值均0.01);HGF-ADSC外泌体组创面中p-PI3K与PI3K的比值及p-Akt与Akt的比值均分别明显高于PBS组、单纯HGF组及单纯ADSC外泌体组(q值分别为16.11、11.78、6.08,65.54、31.63、37.86,P0.01)。伤后14 d,HGF-ADSC外泌体组创面皮肤中组织缺损长度明显短于PBS组、单纯HGF组及单纯ADSC外泌体组(q值分别为20.51、18.50、11.99,P值均0.01);HGF-ADSC外泌体组创面中CVF明显高于PBS组、单纯HGF组及单纯ADSC外泌体组(q值分别为31.31、28.52、12.35,P值均0.01)。结论人HGF-ADSC外泌体可增加创基组织新生血管形成,从而显著促进糖尿病小鼠全层皮肤缺损创面愈