SCI 干细胞国际 1687-9678 1687-9666X. 后维 10.1155 /九百一十四万二千四百九十三分之二千零一十七 9142493 研究文章 人脂肪干细胞向肌成纤维细胞分化的高敏感性 c . aspersa鸡蛋中提取 Garcia-Honduvilla Natalio 1 2 3. 4. Cifuentes Alberto. 1 2 3. 奥尔特加 米格尔。 1 2 3. 德尔加多 Arancha 5. 冈萨雷斯 萨尔瓦多 1 2 3. http://orcid.org/0000-0003-2419-2476 Bujan 茱莉亚 1 2 3. 4. Alvarez-Mon Melchor 1 2 3. 4. 6. Geuna 斯特凡诺 1 内科和医学专科 医学和健康科学学院 阿尔卡拉大学 AlcaládeHENARES. 马德里 西班牙 uah.es. 2 生物工程生物医学研究中心 生物材料与纳米医学(CIBER-BBN) AlcaládeHENARES. 马德里 西班牙 ciber-bbn.es. 3. RamónyCajal卫生研究所(Irycis) 马德里 西班牙 eatris.eu. 4. 大学马德里国防中心(CUD-ACD) 马德里 西班牙 5. 工业药房坎塔布里亚 马德里 西班牙 6. 免疫系统疾病-风湿病学和肿瘤学服务 大学医院Príncipede Asturias AlcaládeHENARES. 马德里 西班牙 madrid.org 2017 27. 12. 2017 2017 10. 04. 2017 28. 11. 2017 27. 12. 2017 2017 版权所有©2017 Natalio García-Honduvilla等。 这是一篇在知识共享署名许可下发布的开放存取的文章,它允许在任何媒体上无限制地使用、传播和复制,只要原始作品被适当地引用。

介绍.使用脂肪来源的干细胞(ADSC)再生疗法已在皮肤老化的治疗被提出。肌成纤维细胞起着受损皮肤的细胞外基质的组织相应的作用。的天然提取物是从软体动物的鸡蛋衍生 Cryptomphalus aspersa(e-CAF),似乎在皮肤修复中发挥作用。我们研究了e-CAF在ADSC分化中的潜在作用。 材料和方法.在缺乏或存在E-CAF的情况下培养ADSC(50和200  μ.g / ml)24小时和7天。使用实时细胞测定,形态学,免疫荧光和RT-PCR技术来评估细胞培养和表达 α.SMA,胶原蛋白和Tropoelastin。 结果.e-CAF诱导ADSC生长速率从培养24小时到培养7天显著降低。e-CAF还诱导了培养的ADSC的更大尺寸、更高水平的细胞质折射率和复杂性,以及更多的多面体形态变化。蛋白和mRNA的表达 α.E-CAF培养的ADSC中SMA显着增加。 结论.e-CAF促进ADSC向肌成纤维细胞分化,应该被认为是一种潜在的预防和治疗皮肤老化的药物。

Instituto de Salud Carlos III FIS-PI13 / 01413 国际金融公司 B2017 / BMD-3804.MITIC-CM
1.介绍

衰老是一个复杂的生理过程,它会导致包括皮肤在内的所有人体组织的功能逐步下降。在老化的过程中,皮肤受到许多因素或条件的影响,这些因素一起被称为暴露。皮肤暴露体包括外部因素和内部因素及其相互作用,以及人体对这些因素的反应,从而导致皮肤老化的生物学和临床迹象[ 1].在内部因素,遗传学,新陈代谢和激素中应突出,而主要的环境因素包括太阳辐射和污染,这加起来触发器[ 2 3.].

老年皮肤的临床迹象表现为皱纹,皮肤萎缩和伤口愈合受损,部分原因是细胞外基质(ECM)的改变和改造。其主要成分,胶原蛋白和弹性蛋白,为组织提供强度和弹性。在老化期间增加的降解,引发了结构完整性和减少的修复能力[ 2 4.].

皮肤损伤后,修复机制被激活,包括转化生长因子- β (TGF) β)表达,其诱导成纤维细胞增殖和迁移到伤口部位,并通过增加表达式对肌纤维细胞的分化 α.-smooth肌肉肌动蛋白蛋白( α.-SMA),促进新的ECM成分的分泌和组装,更新皮肤结构支持,并负责成熟过程中的组织收缩[ 5. 6.].在衰老过程中,ECM的丢失破坏了这一过程,并损害了皮肤成功确保疤痕形成和伤口愈合的能力[ 7.- 9.].

近年来,人们对皮肤内源性再生特性的新疗法进行了广泛的研究[ 10.],是特别看好的是那些集中在组织工程和再生医学领域。脂肪干细胞(ADSC)已成为一个特别相关的细胞群体进行有针对性的为这些目的。他们丰富,可访问性和创伤性最小的收获,用自己的能力来区分沿成几个细胞谱系,化妆ADSC先进的治疗用途很大的候选者 11.- 14.].ADSC可以通过分类分类的生长因子,包括胰岛素样生长因子(IGF),血管内皮生长因子(VEGF),转化生长因子-β1(TGF- β1)、肝细胞生长因子(HGF) [ 15. 16.].此外,除了这些细胞分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞谱系的潜力外,一些研究已经表明它们有能力转化为皮肤修复细胞,如内皮细胞、角质形成细胞、成纤维细胞和肌成纤维细胞[ 15.- 19.].ADSC通过分泌生长因子和激活真皮成纤维细胞对皮肤具有创面愈合和抗氧化作用。因此,ADSC及其分泌因子对光老化引起的皱纹有一定的抑制作用。抗皱作用主要是通过减少uvb诱导的细胞凋亡和刺激人真皮成纤维细胞胶原合成介导的[ 12.- 14.].但是,已经描述了年龄可能导致ADSC功能和分化能力的变化[ 20.].因此,使用能够减弱这些影响的药物可能有助于治疗皮肤老化。

在这方面,天然成份,软体动物派生 Cryptomphalus aspersa已开发并评估为皮肤组织的再生剂[ 16.- 20.].其分泌(SCA)已经证明具有抗氧化剂和皮肤再生性能,保持角质形成细胞和成纤维细胞和ECM动力学的存活,同时在伤口愈合期间促进其促致动力和春季活性[ 21.- 27.].此外,一种新颖的成分,从卵的提取物 c . aspersa(e-CAF)是近年来发展起来的,在治疗皮肤老化方面显示出良好的效果。在最近一项使用人角质形成细胞(HaCaT)、人真皮成纤维细胞(HDF)和衰老成纤维细胞(SHDF)的研究中,已经证明e-CAF能够诱导这些细胞系的迁移和ECM的产生,同时改善细胞骨架组织。此外,e-CAF显示出抗衰老的特性,减少了年龄相关标志物的表达,并防止了紫外线辐射导致的细胞死亡[ 28.].此外,E-CAF已显示促进人毛皮乳头细胞(HDDPC)的迁移,同时也增加了迁移行为并调节了粘附分子的表达,表明其对皮肤再生和预防组织损伤和皮肤衰老的可能作用[ 29.].

在目前的工作中,E-CAF对人ADSC的体外效果进行了评估。首先,天然提取物的细胞的增殖和形态从软体动物的鸡蛋衍生 Cryptomphalus aspersa,电子CAF,进行测定。为此,实时细胞测定(RTCA)用于电子CAF的容量测定,以调制ADSC生长和大小时间从24小时到7天的培养物的。同样,提取物呈prodifferentiation活动的迹象。成肌纤维细胞标记物的随后的分析表明在处理的ADSC这种细胞类型的增加,指向电子CAF的朝这个细胞谱系的电感的效果。对于该确定,所选择的标志物的表达 α.SMA是一种通常用作肌成纤维细胞标记物的细胞骨架蛋白。提示e-CAF可能在ADSC分化过程中起到调节作用。由于该活性具有组织修复和防止衰老的能力,可被认为是一种潜在的光老化剂。

2。材料和方法 2.1.细胞培养

人类ADSC购自商业供应商(StemPro®,Gibco®,Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA),并在MesenPro RS™培养基(Gibco)中培养,在37℃、5% CO的湿化培养箱中2大气层。将细胞保持在补算子下,并在必要时转培养。使用来自第二个通道的细胞进行所有实验。

2.2.成分

e-caf(工业farmacéuticacantabria,s.a.,马德里,西班牙),源自鸡蛋的成分 c . aspersa,如Espada等人所述制备。[ 28.].简言之,将卵收集在低压下漂洗,浸在盐水溶液中,并保持在2和8℃之间℃。然后,通过过滤通过筛网得到完好蜗牛产卵并裂解。电子CAF在DMEM(Gibco)中匀浆,并通过过滤0.22  μ.M个滤波器以产生原料溶液,和总蛋白浓度通过Bradford测定,如在别处所述。处理介质通过混合MesenPro RS的4/5与储备溶液和/或基底DMEM的1/5,到50的终浓度制备  μ.G / ML(E-CAF-50组),200  μ.g / ml(e-caf-200组)和0  μ.g / ml(Ctrl组)。属于每个研究组的细胞在相应的培养基中培养7天,在第4天接受细胞培养基变化。

2.3。实时细胞测定(RTCA)和形态学研究

使用无标记的阻抗的RTCA系统(Xcelligence RTCA,罗氏诊断,巴塞尔,瑞士)测量不同组的生长。在2000和1000个细胞的96孔E-平板下将ADSC接种,并在切换到不同的处理介质之前,在生长培养基中保持24小时。随后,在培养物可以达到汇合之前,研究了细胞生长7天。每30分钟记录细胞索引(CI)并将其标准化为24小时的值。对于每组和细胞浓度,计算治疗开始与实验结束之间的曲线的平均斜率。在常规透明的96孔板中制备重复的平行板,以允许在实验期间进行培养的可视化和摄影,使用AXIOVERT 40C倒的显微镜,配备AXIOCAM ICC1数码相机(Carl Zeiss,Oberkochen,德国)。进行了三个独立的实验,每种含量均含量。

为了进一步评估细胞的形态和尺寸,将ADSC接种到无菌12mm直径的玻璃盖玻片上并如上所述培养。用4%多聚甲醛固定细胞,进行标准血红素 - 曙红染色并在配备有Axiocam HRC数码相机(Carl Zeiss)的替代轴突显微镜中。使用imagej软件(NIH,Bethesda,MD,USA),在九个随机高倍率场(10个单元/领域)中测量每组三种不同实验中的细胞的平均区域。

2.4。免疫荧光

的存在 α.SMA是肌成纤维细胞的标记物,采用免疫荧光标记法检测并定量。用0.1% Triton X-100渗透固定细胞,用3%牛血清白蛋白阻断固定细胞,用抗 α.SMA单克隆抗体(克隆1A4, Sigma-Aldrich,圣路易斯,MO, USA)。使用fitc标记的抗小鼠抗体(Sigma-Aldrich)作为二抗,细胞核用DAPI进行反染色。阴性对照,暴露于3%的牛血清白蛋白而不是一抗。使用Leica TCS SP5共聚焦显微镜(Leica Microsystems, Wetzlar, Germany)观察细胞 α.3个独立实验的sma阳性细胞在9个随机高倍镜下进行评估。

2.5。实时聚合酶链反应

总RNA从使用TRIzol(赛默飞世尔科技)通过标准的硫氰酸胍 - 苯酚 - 氯仿提取方法的培养物中分离。RNA was recovered from the aqueous phase by precipitation, and its quantity and purity were assessed by measuring optical density at 260/280 and 260/230 nm in a NanoDrop ND-1000 spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific).

用oligo-dT引物和M-MLV逆转录酶(Thermo Fisher Scientific)进行逆转录(RT),从200 ng总RNA中合成互补DNA。在StepOnePlus™系统(Thermo Fisher Scientific)中使用相对标准曲线法,通过实时PCR对cDNA进行定量。使用的引物如下: α.SMA (Fwd 5 ' -agc GTG GCT att CCT TCG tt-3 ' 和5. ' -ccc atc agg caa CTC gta act-3 ' ), I型胶原蛋白(Fwd 5 ' -cca TGT gaa att GTC TCC ca-3 ' 和5. ' -ggg gca aga cag tga TTG aa-3 ' ),对流层弹性蛋白(Fwd 5 ' -gtg tat acc cag ' 和5. ' -cga act TTG CTG CTT tag-3 ' )和GAPDH(FWD 5 ' -gga agg tga agg TCG gag tca-3 ' 和5. ' -gtc att gat GGC aac aat atc cac t-3 ' ).样品在95°C下进行10分钟的初始阶段,随后在95°C下进行15 s的40个循环,在59.5°C (TE)下进行30 s,在59.9°C ( α.SMA)或60.0°C (Col-I, GAPDH),并在72°C下1分钟。进行了4个独立的实验,每个实验进行3个重复,每个反应包括一个无模板的对照。GAPDH作为内参基因。

2.6。统计分析

采用统计软件GraphPad Prism 5 (GraphPad software Inc., La Jolla, CA, USA)对数据进行分析。各组间比较采用方差分析,然后采用Tukey-Kramer检验。非高斯数据集(RT-PCR)经对数变换归一化后进行统计检验。数据表示为平均值±平均值标准误差(SEM)。显著性水平设为 P. 0.05 P. 0.01 , 和 P. 0.001

3.结果 3.1。E-CAF调制ADSC的增长和尺寸

首先,我们研究了e-CAF对ADSC生长的影响。RTCA实验表明,在培养基中添加e-CAF可显著降低ADSC的生长速率。e-CAF在两种浓度下(50 μ.克/毫升和200年 μ.g / ml),以及两种不同的细胞播种密度。在向培养物中加入产物后24小时,E-CAF的显着抑制作用在培养物中得到专利,并保持在研究后7天(图 1(a)- 1(d)).在第4天观察到的曲线中的紊乱是由中等变化程序引起的。对应于实验间隔对应的斜率的分析表明,治疗组和对照组之间的显着差异,在未处理的ADSC曲线的情况下具有更大的值。

E-CAF对ADSC生长的影响。在两个播种密度,2000(a)和1000(b)细胞/孔的RTCA图。标准化点设置为24小时(垂直条)。点代表三次实验的平均归一化细胞指数(CI),其三次试验为未处理的ADSC(蓝色),用50个处理细胞  μ.g / ml e-caf(浅绿色)和200个用200处理的细胞  μ.g / ml e-caf(深绿色)。从归一化点(第0天)之间的RTCA计算的斜率值和2000(c)和1000(d)细胞/井种子密度的实验(第7天)。 P. 0.01 P. 0.001 .(e)各组第7天ADSC培养物的代表性照片。

接下来,我们研究了E-CAF是否对ADSC的形态的任何影响。电子CAF的在培养基中存在下,在两种浓度诱导细胞中的形态学变化。电子CAF-培养的细胞呈现更大的尺寸和在第7天的更多面体形状(图 1(e)).自第5天(数据未显示)以来,观察到ADSC形态的变化。此外,在7天的培养物中,用E-CAF处理的ADSC显示出更高水平的细胞质副作用和复杂性,表明存在更发达的细胞骨架。相比之下,在培养基中培养的Adsc主要显示出纺锤形,更多的细胞,覆盖近汇合的培养表面。

我们还在培养7天后,在e-CAF存在或不存在的情况下对ADSC培养物进行苏木精-伊红染色(图) 2).由于E-CAF的存在,没有任何浓度,没有证据表明adsc培养物中的细胞死亡增加。用两种浓度E-CAF处理的ADSC,测量为细胞面积的细胞的平均尺寸高于对照组。由于RTCA表现出更高的对照培养物的生长,并且该组的细胞显着较小,因此这些结果表明E-CAF对ADSC的双重作用,两者都降低了它们的增殖和促进细胞体积的增益。

E-CAF对ADSC的大小和形态。在培养第7天研究组的代表性照片显示了细胞的形态计量学研究(苏木精 - 伊红,酒吧:100  μ.m)。曲线图表示每组细胞的平均区域,在三个实验的九个场(10个细胞/领域)中测量。暴露于50的组中细胞大小的增加  μ.g/mL e-CAF和200 μ.g/mL的e-CAF。 P. 0.001

3.2.e-CAF增加<italic>α</italic> sma阳性ADSC的比例

接下来,我们通过免疫荧光检测来研究E-CAF对肌纤维细胞的分化的影响 α.SMA是一种通常用作肌成纤维细胞标记物的细胞骨架蛋白 3.).阳性细胞比例的定量显示出治疗组的显着差异。虽然对照组也发现阳性细胞(32.76%±4.11%),但在E-CAF-50(48.59%±3.62%)和E-CAF-200(49.80%±4.41%)组中观察到较高的值,它们之间没有显着差异。

e-CAF对 α.SMA表达。肌纤维细胞标记物的免疫荧光检测 α.SMA(绿色)在三组(柱:50 μ.m).细胞计数(图)显示,在两个e- cafe处理组中,该标记阳性细胞的百分比都较高。结果以每场阳性细胞的平均值表示,在三个实验的九个场中测量。 P. 0.05

此外,我们还研究了ADSC的表达形态 α.SMA。在E-CAF处理和E-CAF-未经处理的ADSC中, α.sma阳性细胞显示排列整齐的细胞骨架微丝。还观察到这些细胞往往具有更广泛的细胞质,经常并发多面体形状。

3.3。E-CAF上调ADSC中<斜视>α</斜体> SMA的表达

为了进一步评估e-CAF诱导ADSC分化的范围,肌成纤维细胞标记物的mRNA水平,如 α.SMA,I型胶原,原弹性蛋白和,通过实时在ADSC定量PCR在存在和不存在的培养的e-CAF测量7天(图 4.).的表达 α.与对照组相比,治疗组SMA增加,在e- caf200组达到统计学意义。细胞外基质蛋白I型胶原蛋白和肌弹力蛋白的表达没有显著差异,但在这两种情况下,e- cafc -200组的这些蛋白的平均值明显高于对照组。

E-CAF对ADSC基因表达的影响。基因表达 α.-平滑肌肌动蛋白( α.SMA),三种实验组中的胶原I(COL I)和Tropoelastin(TE)通过RT-QPCR测量。GAPDH作为内参基因。结果是对数转换的,表示为任意单位。观察到肌纤维细胞标记物和基质蛋白在E-CAF处理基团中增加的趋势,具有显着差异 α.未经治疗和200之间的SMA表达  μ.g / mL e-CAF组。 P. 0.05

4.讨论

衰老引起所有组织和器官的结构和生理变化。然而,作为生物体的最外层,皮肤暴露在额外的攻击之下,加剧了这一过程,导致临床状况的光老化[ 8.].大量的研究已经进行了旨在寻找合适的代理商能够克服在皮肤上这些年龄相关作用的。为此,许多天然产品被评定为修复剂,主要是由于它们的抗氧化和抗发炎的特性[ 30. 31].在这项工作中,从软体动物的卵中提取的一种提取物 Cryptomphalus aspersa(E-CAF)已经在人类ADSC培养物上进行了测试,以评估其对这种细胞谱系的影响,这可能会引起皮肤表型的细胞。

用RTCA法测定e-CAF培养物的生长情况。这项新技术基于电极覆盖的细胞培养电子板中登记的阻抗变化,允许无创和无标记的培养监测[ 32.].该系统已被证明是评估不同细胞培养的增殖、迁移和侵袭的强大工具[ 33. 34.],在测量不同物质的细胞毒性作用[ 32. 35.]并且在对细胞活力的评估中和细胞疗法的最佳使用时间[ 36.].在我们的研究中,两种不同浓度的E-CAF造成了抑制AdSC增殖率,而不会观察到任何细胞毒性效应。相反,与对照细胞相比,对复制板的监测显示与细胞分化过程相容的E-CAF组的形态变化,并且这些观察结果也通过定量细胞尺寸来证实。由于在RTCA实验中,细胞增殖和细胞生长可以有助于CI的增加,所处理的细胞的较大尺寸表明,E-CAF与扩散速率的控制组之间的差异比记录的更强更强。这些结果与Alameda等人的发现对齐。[ 29.结果发现,在e-CAF浓度相近的情况下(50和200),人头发真皮乳头干细胞(HHDPCs)的增殖显著下降 μ.g / mL)。

观测到的改变ADSC纺锤形特性的趋势[ 15.]转变为多面体,细胞骨架突出,增殖率降低,提示e-CAF可能有利于ADSC向肌成纤维细胞分化。因此,我们检查了 α.SMA是肌成纤维细胞最广泛使用的标记物[ 19. 37.],在我们的细胞。虽然在所有群体中发现阳性细胞,E-CAF处理显著上升的百分比 α.与未经处理的细胞相比,SMA阳性细胞,其证实了我们的假设。因此,先前已被报告的ADSC能够区分 α.表达SMA的细胞,包括血管平滑肌细胞[ 38.]和肌纤维细胞,其在其收缩和迁移表型的调节中也显示出高可塑性[ 18.].这种可塑性可以部分解释胶原I型和Tropoelastin mRNA水平中观察到的轻度差异,因为ECM蛋白的表达在收缩肌纤维细胞中大大上调,主要由TGF诱导 β1 [ 18.].此外,这些培养缺乏许多自然存在的刺激 体内并引起肌成纤维细胞分泌ECM,如机械力,特别是TGF- β1及其与矩阵许多组件的相互作用,这大大调制了它们的动作[ 37. 39. 40].然而,必须指出的是,这三个被研究的基因在e- caf200组中表达水平最高,这可能表明在浓度较高的组中分化程度更高。e-CAF促进ADSC向肌成纤维细胞分化的作用并不局限于这些干细胞。研究还表明,e-CAF可使HHDPCs向肌成纤维细胞(一种特殊的成纤维细胞表型)的主要皮肤细胞谱系分化[ 29.].e-CAF促进肌成纤维细胞分化的分子机制尚未确定,但有可能提示其可能模仿TGF- β1监管效应。

老化与成纤维细胞到肌纤维细胞分化的失败有关,同时具有透明质酸的较少产生的同时[ 41.].肌成纤维细胞作为主要的ecm分泌细胞之一,e-CAF对肌成纤维细胞ADSC的诱导作用可能有助于皮肤老化的治疗。与此相关,最近的研究表明,e-CAF对其他皮肤细胞类型,如角化细胞和成纤维细胞也有几种促再生作用[ 28.].

此外,功能性干细胞单元已被描述在人类皮肤的各个层次:毛囊凸出、毛囊间表皮、真皮乳头和血管周围皮下脂肪组织。由于它们产生广泛的生长因子和其他信号分子,它们的分泌组可能有很大的用途[ 42.].然而,在衰老过程中,干细胞群发生了重要的变化,减少了它们的库,减弱了它们的功能,改变了它们的生态位[ 43.- 45.],这反过来加剧了老化过程。因此,希望能够调节干细胞活性和分化的处理的存在。

近年来,ADSC已经成为一种很有前景的治疗皮肤老化的工具。干细胞为皮肤再生提供了巨大的潜力。ADSC已显示可旁分泌胶原合成和血管生成,同时降低基质金属蛋白酶-1 (MMP-1)水平和细胞凋亡[ 12. 13.].也有研究表明,ADSC可能在防止与衰老相关的晚期糖基化终末产物(AGEs)积累方面发挥作用[ 14.].由于这些干细胞的活性可以为改善皮肤衰老的影响,因此来自血管周期性皮肤病的常见Adsc作为抗衰析治疗的潜在目标,例如E-CAF。

5.结论

我们的研究结果表明,E-CAF促进了对肌纤维细胞的Adsc差异,应被视为预防和治疗皮肤衰老的潜在代理。E-CAF对ADSC的这种调节效应扩展了HHDPC分化描述的那些,并表明E-CAF可以对多种类型的皮肤细胞发挥活性,并且应被视为预防和治疗皮肤老化的潜在代理。

信息披露

茱莉亚·布扬和梅尔乔·阿尔瓦雷斯-蒙共同担任这项工作的高级作者。

的利益冲突

作者声明在本文的研究、作者身份和/或出版方面没有潜在的利益冲突。

致谢

这项工作得到了IFC (Industrial Pharmacy Cantabria)、马德里(B2017/BMD-3804.MITIC-CM)和Salud Carlos III研究所(fi - pi13 /01413)的部分资助。本研究中使用的e-CAF由Cantabria, S.A.工业制药公司提供

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