真皮组织三维结构及其生物学机制探索

The damage to the integrity and the continuity of dermal tissue which cause the loss of dermal template may be one of the key reasons to lead abnormal tissue repair and scar formation. Further research showed the behaviors of cells depended on the structure of the template. These researches indicate that the understanding of the tri-dimensional structure is required. The preliminary study showed that the normal dermal tissue is composed of "oval-shaped" structure while the scar tissue is composed of disordered structure. The results suggest that the high level of interweaving capability of collagen is compromised or lost when dermal tissue is injured. Further research will demonstrate the exact tri-dimensional structures and their biological mechanisms based on our preliminary studies. The results will discover the tri-dimensional structure of dermal tissues, understand the theory of defect of dermal template and provide an effective way to prevent or inhibit the scar formation.

创伤引起真皮组织完整性、连续性破坏致真皮"模板"作用缺失，可能是影响修复细胞功能、导致瘢痕形成的重要机制之一。深入研究发现，在真皮"模板样"作用中，真皮组织三维结构对细胞影响重大。既然三维结构如此重要，那么真皮组织的三维结构到底是什么？同步光源的预实验首次显示正常真皮组织的三维结构，并发现胶原纤维编织可能具有基本规律和组合方式（"橄榄球样"结构加特殊组合）。另外，预实验还提示正常真皮组织和瘢痕组织存在明显差异；那么，创面形成后，真皮组织结构形态学变化及愈合后形成的瘢痕组织是否可认为是真皮胶原"自编织能力"的缺失以致不能形成正常的皮肤组织结构（瘢痕）。本项目欲验证预试验所见的"橄榄球样"结构是真皮模板的基本结构及真皮组织修复的基本功能单位，为"真皮模板缺损"学说提供进一步支持，并验证真皮组织损伤后胶原编织能力缺失是瘢痕形成的重要原因之一，为将来改善真皮组织损伤后胶原的自编织能力提供新的切入点

创伤，特别是深度烧伤后瘢痕增生一直是外科临床难以解决的问题之一。我们在以往进行的一系列研究的基础上提出“真皮模板缺损学说”，认为真皮组织的三维结构对修复细胞的功能趋向具有“模板样”的引导作用，不仅可诱导修复细胞的长入，促进细胞生理周期的完成，有利于细胞生物学行为的恢复；而且真皮组织的结构对成分具有“允许作用”，在非生理结构下，细胞外基质成分可对成纤维细胞功能产生异常的影响作用，一旦细胞外基质的结构和机械性质恢复到生理状态，则细胞外基质成分对细胞功能的异常影响将消失；真皮组织的完整性、连续性是组织结构充分发挥“模板作用”的必要前提。创伤导致真皮组织完整性、连续性的破坏以致真皮 “模板样作用”的缺失可能是影响修复细胞功能、导致瘢痕形成的重要机制之一。.既然真皮组织对细胞的生物学行为具有“模板”样的诱导作用，那么，我们所面临的问题就是要探索真皮模板是什么，它是如何组成的。在上一个国家自然科学基金（30872685）的资助下，我们对真皮组织结构和细胞行为之间的关系进行了一系列的数学分析。结果发现，当细胞粘附在这些不同曲率的孔径上时，粘附细胞将受到曲率的影响。并探索了适当的真皮组织三维结构探测手段。.在此基础上，结合本轮国家自然科学基金（81272110）的资助，我们进一步通过同步辐射光源（高亮度、高光子通量、高准直性、高极化性、高相干性及宽频谱范围的特点，是探测微米级尺度结构领域迄今为止最好的工具），首先采用同步辐射相差成像技术，揭示正常真皮组织三维结构，胶原纤维编织以类似许多松散的“辫子”样结构以某种方式错落组合形成。“辨”样结构的截面类似椭圆形。从“辫”样结构的三维角度观察，类似“橄榄球”样结构。该结构由5-7束胶原纤维束呈左手螺旋状盘绕形成。在橄榄球结构内部，可见卵圆形细胞样结构。 另外，在胶原纤维上，可见有序的齿状结构。而瘢痕组织真皮三维结构显著不同。. 其次，通过同步辐射小脚散射技术，我们发现在真皮组织不同深度，烧伤科常见的各种损失条件下，其真皮组织结构也呈现显著不同的表现。这些不同表现在：（1）真皮组织不同深度，（2）在不同烧伤条件下，一度，浅二度，深二度，三度烧伤情况下，（3）在创伤愈合后不同时期。. .该项研究有利于阐明真皮组织三维结构，进一步了解创面愈合过程，为将来进行适当的调控打下基础。