糖尿病个体脂肪干细胞对糖尿病缺血皮瓣新生血管形成的作用及HIF-1α/ VEGF/SDF-1α通路调控机制

How to improve the viability of diabetic ischaemic skin flap is one of the difficult clinical problem. Disability of neovascularization is the pivotal cause affecting the survival of ischaemic skin flap in diabetes individuals.Our previous study shows that adipose-derived stem cells (ASCs) obtained from nondiabetic individulas can improve the viability of ischaemic diabetic skin flap by accelerating neovascularization via expression of hypoxia-inducible factor-1alpha. However, whether ASCs from diabetic individuals can improve the viability of ischaemic diabetic skin flap or not, is not clear. In our current application, we pseudostudy the effects of ASCs from diabetic individuals on the survival of ischaemic random pattern skin flap in streptozotocin-induced diabetic mice and the mechanisms. This study will apply suitable methods, such as mouse models of diabetes and ischaemia random pattern skin flap, histopathology, cellular and molecular biology, Transwell cocultures and so on. Meanwhile, ASCs will be grown in low glucose or high glucose and exposed to normoxia or hypoxia. We will investigate the function of ASCs from diabetic individuals on the survival of ischaemic random pattern skin flap in streptozotocin-induced diabetic mice and interpret the mechanisms. The results of our study will provide experimental and theoretical basis for both prophylaxis and treatment of diabetic complications applying autologous ASCs.

如何改善糖尿病缺血皮瓣成活是临床的棘手难题。新生血管形成障碍是影响糖尿病缺血皮瓣成活的主要原因。我们的前期研究显示非糖尿病个体来源脂肪干细胞（Adipose-derived stem cells,ASCs）通过促进糖尿病缺血皮瓣新生血管形成，从而改善皮瓣的成活。但糖尿病个体来源ASCs能否通过促进新生血管形成，改善糖尿病缺血皮瓣的成活尚不明确。本项目拟通过体外不同糖浓度及不同氧分压等细胞培养环境，利用Transwell共培养体系，采用细胞生物学、分子生物学等手段研究糖尿病个体来源ASCs的生物学特点和功能；通过糖尿病裸小鼠缺血皮瓣动物模型、组织病理学等方法，研究糖尿病个体来源ASCs对糖尿病小鼠缺血皮瓣新生血管形成的作用，明确HIF-1α/VEGF、SDF-1α通路调控的分子机制。为应用自体ASCs防治糖尿病皮肤软组织并发症提供实验和理论依据。

由于缺血缺氧导致的糖尿病皮肤软组织并发症是临床常见病，多发病。如何改善糖尿病缺血皮瓣成活是临床的棘手难题。新生血管形成障碍是影响糖尿病缺血皮瓣成活的主要原因。我们的前期研究显示非糖尿病个体来源脂肪干细胞（Adipose-derived stem cells,ASCs）通过促进糖尿病缺血皮瓣新生血管形成，从而改善皮瓣的成活。由于ASCs异体应用伦理学问题以及免疫学等相关问题还没有完全解决，临床应用非糖尿病个体ASCs治疗非糖尿病个体皮肤软组织并发症受到限制。糖尿病个体来源ASCs能否通过促进新生血管形成，改善糖尿病缺血皮瓣的成活尚不明确。. 本研究结果显示：（1）糖尿病个体来源ASCs与非糖尿病个体来源ASCs在细胞形态、细胞表面标志、细胞增殖以及多向分化方面具有相似的特性。（2）糖尿病个体来源ASCs经内皮方向诱导后，可以表达与血管内皮细胞相似的细胞标志；同时，体外可以形成功能性血管内皮细胞管腔。（3）通过糖尿病缺血皮瓣动物模型，明确了局部移植糖尿病个体来源ASCs，可以改善糖尿病缺血皮瓣的成活。（4）通过激光多普勒血流检测标明糖尿病个体来源ASCs可以改善糖尿病缺血皮瓣微循环，增加血流量。（5）通过对不同时间点糖尿病缺血皮瓣组织学分析，明确了糖尿病个体来源ASCs可以增加糖尿病缺血皮瓣的新生血管密度，且部分与新生血管关系密切，但本研究尚不能证明其参与新生血管组成。（6）通过对糖尿病缺血皮瓣的分子生物学检测，表明糖尿病个体来源ASCs可以提高缺血皮瓣局部HIF-1α/VEGF/SDF-1α通路相关分子蛋白表达。（7）为进一步明确糖尿病缺血皮瓣成活障碍的细胞学机制，通过将糖尿病小鼠真皮成纤维细胞与糖尿病个体来源ASCs共培养，结果表明糖尿病个体来源ASCs可以在一定程度上提高糖尿病小鼠真皮成纤维细胞HIF-1α/VEGF的表达、促进其增值。（8）糖尿病个体来源成纤维细胞在HIF-1α/VEGF/SDF-1α这一分子通路上同样存在障碍，ASCs可以明显改善HIF-1α/VEGF/SDF-1α这一通路的蛋白表达。. 已完成本项目的研究计划，目前正在认真撰写论文。依托本研究部分结论，本人顺利通过博士毕业，在撰写论文4篇，其中SCI论文2篇。