TSG-6修饰间充质干细胞源外泌体对增生性瘢痕的抑制作用及机制研究

Hypertrophic scar is a clinical problems, which is associated with post-dermal inflammatory response and excessive fibrosis. In recent years, stem cell-based cell therapy in organ and body surface scar treatment has made important progress. In the previous study, it was found that in situ injection of human mesenchymal stem cells can inhibit scar formation and excessive fibrosis in rabbit skin scar models and may be related to the secretion of TNF-α stimulated gene 6 during apoptosis by caspase-3 activation. Exosomes, as a kind of biologically active vesicles secreted by stem cells, could deliver functional proteins,mRNA, miRNA and other bioactive molecules mediate intercellular information transfer, have important research value and potential in the field of stem cell therapy. Combined with the relevant literature,we establish the scientific assumptions that TSG-6 may regulate the inflammatory response and fibrosis of hypertrophic scar fibroblasts by stimulating secretion of exosomes from hMSCs. This project intends to obtain different sources of exosomes from hMSC by TSG-6 intervention, then we will analyze the underlying molecular mechanism with exosomes from TSG-6 modified hMSCs on hypertrophic scar fibroblasts inflammation and fibrosis,respectively in vivo and cellular level, combined with bioinformatics analysis of miRNA molecular screening.

皮肤增生性瘢痕是临床常面临的一项难题，与真皮损伤后的炎症反应及过度纤维化密切相关。近年来干细胞治疗在体内脏器及体表瘢痕的防治中取得了重要进展，申请人前期研究结果显示原位注射人源间充质干细胞（hMSCs）能够抑制兔皮肤瘢痕模型的瘢痕形成以及皮肤组织过度纤维化，并与TNF-α刺激基因6（TSG-6）的激活、分泌及其进一步的调节作用有关。外泌体作为干细胞旁分泌的生物活性囊泡结构，能够递送功能性蛋白质以及mRNA、miRNA等介导细胞间信息传递，在干细胞治疗领域具有重要研究价值及潜力。因此，我们进行科学假设“TSG-6可能通过刺激hMSCs分泌外泌体调控增生性瘢痕成纤维细胞炎症反应及纤维化”，结合生物信息学筛选相关miRNA分子作为候选指标，本课题拟通过转染TSG-6过表达慢病毒修饰hMSC获得不同来源外泌体，体内及细胞水平分别探讨其对增生性瘢痕成纤维细胞炎症反应及纤维化的影响及分子机制。

皮肤增生性瘢痕是整形外科临床常面临的一项难题，与真皮损伤后的炎症反应及过度纤维化密切相关。作为细胞间通讯和遗传物质的重要转移载体，外泌体可以通过受体介导的相互作用或通过各种生物活性分子（如细胞膜受体、蛋白质、mRNA和miRNA）的转移直接刺激靶细胞，进而发挥其生物学功能。近年来，间充质干细胞（MSCs）分泌的外泌体治疗已成为预防病理性瘢痕形成的有效策略。本课题组前期结果发现，原位注射人源间质干细胞（hMSCs）能够抑制兔耳瘢痕形成，降低皮肤组织纤维化程度，其作用机制可能与TNF-α刺激基因6（TSG-6）的激活、分泌及调节作用有关。因此，本项目旨在进一步揭示hMSCs能否通过外泌体分泌TSG-6，证实含有TSG-6的外泌体对皮肤瘢痕具有抑制作用。在本项目中，我们首先通过慢病毒感染hMSCs细胞来过表达和敲低TSG-6，通过透射电子显微镜和Western blot对hMSCs分泌的外泌体进行检测鉴定。其次，构建C57BL/6J小鼠皮肤损伤模型，用外泌体悬液对小鼠进行皮肤伤口治疗。采用H&E染色观察疤痕组织的病理变化，免疫组织化学，酶联免疫吸附测定，实时荧光定量PCR和Western blot检测炎症相关因子的表达。结果表明，在小鼠皮肤损伤模型中，皮下注射TSG-6过表达的外泌体可有效改善小鼠瘢痕的病理损伤，减少炎症因子的分泌及胶原沉积。相反，敲除TSG-6抑制了hMSCs分泌的外泌体对小鼠瘢痕的治疗作用。此外，TSG-6中和抗体抵消了TSG-6过表达外泌体在防止瘢痕形成中的作用。综上所述，我们证实了hMSCs分泌的含有TSG-6的外泌体能通过缓解炎症反应和抑制胶原沉积来抑制瘢痕形成，揭示了hMSCs来源的外泌体防止瘢痕形成的可能机制，为临床治疗皮肤增生性瘢痕提供了理论和实践依据。