ADSCs经TGF-β/Wnt通路促进皮肤再生的机制研究

Mechanical stretch can induce skin regeneration, but the capacity of skin regeneration is limited under mechanical stretching, which restricts its clinical application. Studies confirm that Adipose-derived stem cells (ADSCs) can enhance mechanical stretch-induced skin regeneration but the mechanism is not clear. Our pre-experiment found that the mechanical stretch promoted ADSCs to secrete TGF-β1 in vitro and the TGF-β-dependent Wnt/β-catenin pathway is now known to be involved in the cell proliferation and differentiation. We also observed that the expression of β-catenin in the ADSCs-grafted and mechanical stretch-induced skin was significantly increased in transcription level. Therefore, we assume ADSCs transplantation can promote mechanical stretch induced skin tissue regeneration through Wnt/β-catenin pathway by up-regulate TGF-β1. To verify this hypothesis, we plan to construct co-culture model of dermal fibroblasts/keratinocyte with ADSCs and ADSCs grafting-assisted stretch-induced skin regeneration model in rats, and investigate the up-regulation of TGF-β1 and activation of Wnt/β-catenin pathway. The impact of mechanical stretch on ADSCs biological behavior and the impact of ADSCs on proliferation, migration of dermal fibroblasts and keratinocyte-mesenchymal transition will also be detected. Through our research, we aim to clarify the mechanism of ADSCs promoting mechanical stretch-induced skin regeneration and provide a theoretical basis for clinical application.

机械牵张力可诱导皮肤再生，但牵张下的皮肤的再生能力有限，限制了其临床应用。研究证实脂肪来源干细胞ADSCs移植可有效提升牵张下皮肤再生能力，但相关机制不明。预初研究中，项目组发现体外机械牵张ADSCs可上调TGF-β1分泌，目前已知TGF-β依赖的经典Wnt通路参与细胞增殖与分化；同时，观察到在ADSCs移植后机械牵张的皮肤中，Wnt通路核心蛋白β-catenin表达增强；故推测移植的ADSCs在机械牵张力刺激下，通过上调TGF-β1的分泌，激活经典Wnt通路促进扩张皮肤再生。为验证此假说，拟构建机械牵张下的ADSCs与皮肤成纤维细胞/表皮细胞共培养的细胞模型和机械牵张促进皮肤再生的大鼠模型，以TGF-β1和Wnt通路激活作为切入点，探讨机械牵张下ADSCs对皮肤成纤维细胞增殖、迁移和表皮细胞间质转化等方面的影响，阐明ADSCs促进皮肤机械牵张再生的机制，为临床应用提供理论依据。

机械牵张可诱导皮肤再生，但牵张下皮肤的再生能力有限，限制了其临床应用。研究证实脂肪来源干细胞（adipose-derived stem cells ，ADSCs）移植可有效提升牵张下皮肤再生能力，但相关机制不明。项目组前期发现体外机械牵张ADSCs促进其增殖，抑制其凋亡。同时，观察到在ADSCs移植后机械牵张的皮肤中，Wnt通路核心蛋白β-catenin表达增强。故推测移植的ADSCs在机械牵张力刺激下，相关生物学特征发生正向促进作用，并激活经典Wnt通路促进扩张皮肤再生。.本研究在建立ADSCs移植技术的基础上，构建机械牵张诱导皮肤再生的大鼠模型，完成ADSCs移植促进机械牵张皮肤再生的有效性研究，发现ADSCs移植显著促进机械牵张诱导皮肤组织再生。利用在体动态示踪技术明确了Luciferase标记的转基因大鼠ADSCs在皮肤中的定位，说明其能够在皮肤中很好地存活。通过细胞模型实验发现，ADSCs机械牵张刺激后细胞培养液上清（ADSCs-CM）对真皮成纤维细胞、表皮细胞和内皮细胞的特征性细胞生物学行为均有正向促进作用。高通量测序及蛋白验证表明，机械牵张通过激活Wnt通路促进皮肤再生。另外，构建ADSCs机械牵张刺激的细胞模型，通过ELISA、磷酸化蛋白芯片、细胞因子芯片等检测技术发现，机械牵张通过激活PI3K/AKT和MAPK通路调控ADSCs生物学行为，促进其增殖、抑制其凋亡，从一定程度上说明了牵张状态下ADSCs的激活对皮肤再生的积极作用。.本项目组发现和证实了干细胞治疗能显著提高机械牵张下皮肤组织的再生效率，从全新的再生医学的角度，建立了更为有效的皮肤组织缺损修复的方法。探讨机械牵张下ADSCs移植促进皮肤再生的机制，对传统软组织扩张治疗进行改良与创新，将有助于进一步理解机械牵张促进组织再生的机制。研究与分析移植ADSCs在机械牵张皮肤内的存活、定位及分化情况，将有助于进一步理解组织再生时外源性干细胞的转归，加深干细胞移植与组织再生关系的认识。所探讨的机械牵张刺激条件下ADSCs促进组织再生相关的生物学机制，将有助于研发临床促进干细胞移植存活、提高干细胞疗效的新方法。