转录因子E2F1调节脂肪间充质干细胞的旁分泌功能及其促进皮肤创面愈合的研究

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目的:探索E2F1对脂肪间充质干细胞(Adipose mesenchymal stem cells,ADSCs)旁分泌功能的影响,E2F1-/-ADSCs对小鼠创面愈合进程的作用及其相关的作用机制。方法:选取6-8周龄野生型(WT)和E2F1基因敲除(E2F1-/-)小鼠,分离培养WT ADSCs和E2F1-/-ADSCs,培养至第4代(P4),显微镜下观察比较两组细胞形态,并采用流式细胞术对ADSCs相关特异性表面标志物分子进行鉴定,经成脂分化诱导,行油红O染色。建立WT小鼠背部全层皮肤缺损创面模型,实验设置为三组,分别给予:(1)磷酸盐缓冲生理盐水(PBS)注射;(2)WT ADSCs;(3)E2F1-/-ADSCs。记录不同愈合时段(0 d、3 d、7 d、10d、14 d)创面愈合情况,并计算各组创面愈合率,比较各组在不同时间点创面愈合速度的差别;术后14天,HE染色观察并比较各组愈合情况;Masson染色评估各组创面新生皮肤组织胶原沉积情况。Ki67(绿色荧光)与CD31(红色)免疫荧光染色,观察各组新生血管的增殖情况;TUNEL荧光染色比较各组创面细胞的凋亡差异。免疫组化检测VEGF、TGF-β1和α-SMA的在创面组织中的表达。采用蛋白免疫印迹法(Western blotting,WB)测定α-SMA、Collagen I、VEGF和TGF-β1的蛋白表达情况。将WT ADSCs和E2F1-/-ADSCs在常氧(Normoxia,20%)和缺氧(Hypoxia,2%)条件下培养24小时,即分为4组:(1)WT Normoxia;(2)WT Hypoxia;(3)E2F1-/-Normoxia;(4)E2F1-/-Hypoxia,采用WB和免疫荧光实验检测检测各组细胞VEGF和TGF-β1的蛋白表达情况。收集各组ADSCs的细胞培养上液(ADSC-conditioned medium,ADSC-CM)。观察各组细胞培养上清对小鼠真皮成纤维细胞增殖和迁移的影响,以及对小鼠主动脉内皮细胞(Mouse aortic endothelial cells,MAECs)成管能力的影响。结果:WT ADSCs和E2F1-/-ADSCs在体外均能稳定传代,镜下观察为长梭形呈典型的成纤维样细胞形态。细胞表面标志物CD29、CD44、CD90为阳性而CD31为阴性,经成脂诱导及油红O染色呈现典型的成熟脂肪细胞形态特征。在动物模型中,E2F1-/-ADSCs注射组,创面愈合速度最快,其次分别为WT ADSCs组和Control组;对应地,HE染色和Masson染色结果均显示E2F1-/-ADSCs组创口间隙最小,胶原蛋白沉积最为明显,其次分别为WT ADSCs组和Control组。免疫荧光的结果显示,E2F1-/-ADSCs组中处于增殖期的新生血管密度最大,细胞凋亡最少。免疫组化的结果显示,E2F1-/-ADSCs组的组织中α-SMA、VEGF和TGF-β1表达最多,显著优于WT ADSCs组和Control组(P<0.05),差异具有统计学意义。Western blotting结果显示,VEGF、TGF-β1、α-SMA和Collagen I等蛋白的表达水平在三组中相比较,均为E2F1-/-ADSCs>WT ADSCs组>Control组(P<0.05),差异具有统计学意义。Western blotting及免疫荧光结果表明,无论在常氧或缺氧的条件下,相比于WT ADSCs,敲除E2F1的ADSCs中VEGF和TGF-β1的表达量均明显升高(P<0.05),差异具有统计学意义。其四组关于VEGF和TGF-β1的蛋白表达量分别为,E2F1-/-Hypoxia ADSCs>E2F1-/-Normoxia ADSCs>WT Hypoxia ADSCs>WT Normoxia ADSCs。E2F1-/-Hypoxia组的培养上清对MAECs的成管能力、成纤维细胞增殖和迁移能力具有最大的促进作用,强于Hyp-WT ADSCs-CM;同时,在常氧组,Nor-E2F1-/-ADSCs-CM的作用也高于Nor-WT ADSCs-CM。结论:敲除E2F1能够上调ADSCs旁分泌细胞因子中VEGF和TGF-β1的表达,促进成纤维细胞的增殖和迁移,内皮细胞成管。敲除E2F1的ADSCs能够更好的促进小鼠创面血管化和胶原沉积,加快创面愈合进程。转录因子E2F1是调节ADSCs的旁分泌作用的重要靶点,抑制E2F1的表达可以增强ACSCs的旁分泌功能,能够有效提高细胞治疗效果。
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