MEBO對高糖培養的成纖維細胞外泌體分泌的影響

周安邦,徐媛媛,郭小英,周宇,代平平,農絲潔,吳標良

(1.右江民族醫學院附屬醫院內分泌科,廣西百色 533000;2.右江民族醫學院研究生學院,廣西百色 533000)

糖尿病在中國的發病率非常高,共有1.164億人,2019年有420萬糖尿病患者因為其并發癥而死亡[1]。糖尿病可以引起多種并發癥,如腎衰竭、視網膜病變、神經病變、糖尿病足(diabetic foot,DF)等。DF是糖尿病慢性創面常見的一種類型,患者會因治療或護理不當最終導致截肢,并且愈合不良。美寶濕潤燒傷膏(moist exposed burn ointment, MEBO)在治療糖尿病慢性創面的臨床和基礎研究方面已經得到證明,最近更是在細胞因子和信號通路方面取得一些成果[2]。成纖維細胞能促進創面修復,并且可以分泌大量外泌體(exosomes)。外泌體參與調節細胞的增殖、凋亡、遷移、促進血管形成等生物學活動[3],現已顯示外泌體在細胞間通訊中起著至關重要的作用。目前根據研究表明,在創面修復過程中外泌體起著非常重要的作用。本研究通過觀察MEBO對高糖培養成纖維細胞分泌外泌體的影響,從而探討其對創面再生修復的機制。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 動物本實驗采用SPF級Wistar大鼠,由長沙天勤生物技術有限公司提供,公司的許可證號為SCXK(湘)2014-0011。該實驗經右江民族醫學院動物倫理委員會批準。

1.1.2 主要試劑與耗材胰蛋白酶：美國Gibco公司生產;DMEM高糖培養液：美國Gibco公司生產;PBS：北京索萊寶科技有限公司生產;南美胎牛血清：烏拉圭ExCELL公司生產;外泌體提取試劑盒：美國SBI公司生產;MEBO：汕頭市美寶制藥有限公司生產;超速離心管：美國Thermo Fisher Scientific公司生產;超濾管：美國MILLIPORE公司生產;青鏈霉素混合液(100×)：北京索萊寶科技有限公司生產。

1.2 實驗方法

1.2.1 不同濃度MEBO培養液的制備根據課題組前期研究,將MEBO藥膏通過二甲基亞砜(DMSO)配置成1 g/L母液。然后將母液加入培養液配置成低(20 g/L)、中(40 g/L)、高(80 g/L)三個濃度。

1.2.2 大鼠成纖維細胞的分離、培養及分組取剛出生的Wistar大鼠的表皮組織,于無菌超凈臺中取出,清洗血液、脂肪等殘留組織后,通過酶消化法分離出原代成纖維細胞,等到細胞長滿后,用胰蛋白酶消化傳代,此細胞為P1代,當細胞傳代到P4時,平均分為四組(每組3個樣本)：正常培養組(對照組)、MEBO低濃度組(20 g/L)、MEBO中濃度組(40 g/L)、MEBO高濃度組(80 g/L)。

1.2.3 收集上清并提取外泌體通過超速離心去除胎牛血清的外泌體配置培養基。P4代成纖維細胞貼壁后,等細胞達到視野的80%,更換為6 mL不同濃度(20 g/L、40 g/L、80 g/L)的MEBO培養液。培養72 h后收集細胞上清,然后用超濾管進行濃縮,最后用SBI外泌體試劑盒提取沉淀后用PBS重懸。

1.2.4 BCA法檢測外泌體總蛋白濃度使用BCA試劑盒,在37 ℃孵育箱中靜置30 min。用酶標儀在562 mm波長檢測各個孔的吸光值。檢測后根據標準品繪制標準曲線,測量出各樣本外泌體蛋白濃度。

1.2.5 Western blotting檢測外泌體標記蛋白CD81、TSG101的表達裂解外泌體懸液得到蛋白并通過BCA檢測其蛋白濃度,制膠后進行電泳,然后在甬道上樣。電泳后根據分子量大小選取凝膠帶進行轉膜。轉膜后用5%BSA溶液室溫封閉1 h。用抗體稀釋液以1∶5000的比例配置CD81、TSG101溶液,4 ℃過夜孵育,再加入1∶5000的二抗孵育1 h。一抗、二抗孵育后均用TBST洗滌三次,每次10 min。CD81、TSG101一抗來源于兔,二抗為山羊抗兔。最后進行顯影。

2 結 果

2.1 Western blotting檢測外泌體標記蛋白CD81、TSG101的表達MEBO組和對照組均能表達外泌體標記蛋白CD81、TSG101。見圖1。

2.2 MEBO對成纖維細胞分泌外泌體的影響MEBO各濃度組外泌體分泌量均高于對照組,差異有統計學意義(P<0.05),MEBO低濃度組(20 g/L)與MEBO高濃度組(80 g/L)之間差異無統計學意義(P>0.05)。中濃度組分泌外泌體最多,與低濃度組、高濃度組相比差異均有統計學意義(P<0.01)。見表1。

A：對照組;B：MEBO低濃度組;C：MEBO中濃度組;D：MEBO高濃度組

表1 不同濃度MEBO對成纖維細胞分泌外泌體的影響

3 討 論

糖尿病是一種代謝紊亂疾病,已經成為一種主要的全球衛生流行病,在我國糖尿病的死亡率呈現逐年上升趨勢[4]。其中糖尿病慢性創面易造成預后不良和截肢,并且治愈后復發率也高達30%,因此提高糖尿病慢性創面的治療水平非常重要。但因為其治療困難,臨床上以預防為主治療為輔。治療前檢測潰瘍性質來制訂合適方案,控制和降低血糖的同時,通過改善血液循環、控制感染、徹底清創、高壓氧療等多學科協同治療來促進創面愈合[5]。

成纖維細胞功能活動旺盛,細胞質嗜弱堿性,具有明顯的蛋白質合成和分泌活動,在創面修復過程中起到重要作用[6]。受損部位成纖維細胞可與新生毛細血管結合,形成肉芽組織[7]。研究表明,成纖維細胞在生長過程中通過分泌大量外泌體來傳遞生物學信息,調控細胞的生長[8]。

另外有研究結果表明,外泌體可以促進創面愈合[9]。在炎性期,過度的炎癥反應會影響創面的愈合,甚至會導致多器官衰竭,慢性皮膚損傷中,巨噬細胞(macrophages,Mφs)積聚,促炎因子釋放增加[10],Mφs可分為M1型和M2型,M1型釋放各種促炎因子,M2型可以下調炎癥反應[11],并且促進創面愈合。目前研究發現外泌體可以促使M1型Mφs向M2型Mφs轉變[12],同時還能分泌多種細胞因子抑制淋巴細胞,從而減輕炎癥反應。外泌體可以誘導血管的生成,外泌體中的miRNA-125a可以抑制血管生成抑制因子的表達,這些在血管生成中發揮非常重要的作用,通過改善血液循環來促進慢性創面的愈合。同樣研究表明,外泌體中許多效應分子miRNA也參與到修復過程。微小 RNA(miRNA)作為內源性調控性RNA,廣泛參與細胞增殖、分化、凋亡等病理生理過程。其中miR-21是人類癌癥和其他疾病中最頻繁上調的miR,其可以促進細胞增殖、分化、遷移、凋亡和上皮向間質轉化。根據研究表明miR-21通過基質金屬蛋白酶-1(MMP-1)和MMP-3的上調來促進成纖維細胞的增生[13],外泌體在瘢痕修復中也起到重要作用,可以抑制瘢痕膠原纖維的增生,通過醫療技術進展甚至可以做到無瘢痕修復[14]。

最近20年來,在治療糖尿病慢性創面,皮膚再生醫療技術(MEBO/MEBT)已經成為比較成熟的醫療技術。在本次實驗中,通過MEBO干預成纖維細胞,收集上清液提取外泌體。Western blotting檢測到外泌體標記蛋白TSG101、CD81在各組中均有表達,初步證明提取的確實是外泌體懸液,而在BCA實驗中,MEBO干預后的成纖維細胞分泌的外泌體含量增加,中濃度組和對照組相比有顯著差異。

本實驗的研究表明,MEBO可以促進成纖維細胞分泌外泌體,對慢性創面的愈合起到積極的作用,但MEBO促進成纖維細胞分泌外泌體的機制尚未闡明,仍然需要進一步的研究。