脐带MSC源纳米囊泡在皮肤烧烫伤修复中的作用及机制研究

Mesenchymal stem cell( MSC) play an important role in tissue regeneration and reparation. The problem of safety in application of MSC should be considered. To investigate a new biologic product or material to substitute for MSC and elucidate their mechanism in tissue regeneration and reparation become an important problem. We have established the method for isolation of human umbilical cord MSC secreted nano exosome (hucMSC-Ex). We have found that hucMSC-Ex can repair heat injury skin cell, promote surrounding normal cells migrate to wound, and promote skin injury healing. Therefore, aim of this study is to consummate purification of hucMSC-Ex and explore the effect and mechanism of hucMSC-Ex in rat deep Ⅱ burn model by celluar and molecular biology, proteomics and bioinformation technology and so on. We will investigate the critical molecules participating in skin wound healing . The mechanism of hucMSC-Ex in tissue regeneration and reparation will be elucidated. This study will provide the base for commercialization and new method of skin deep burn injury healing.

间质干细胞（MSC）在组织再生与修复中发挥着重要作用，其应用安全性问题值得关注，寻找能替代MSC新的生物制品或材料并阐明其再生修复作用与机制成为再生医学研究的重要问题。我们已建立了脐带MSC旁分泌的活性成分纳米囊泡（hucMSC-exosome，hucMSC-Ex）的分离方法，初步发现了hucMSC-Ex能修复大鼠热激损伤的皮肤细胞，促进周围正常皮肤细胞向创面的迁移，加快皮肤损伤的愈合。因此，本研究旨在采用细胞与分子技术、蛋白组学技术、生物信息学分析等，完善hucMSC-Ex纯化方法，深入探讨hucMSC-Ex在大鼠皮肤深度烧烫伤模型中的效果与机制，探寻hucMSC-Ex中参与皮肤损伤修复的关键分子。本研究的完成将阐明hucMSC-Ex参与皮肤烧烫伤修复的机制，为皮肤损伤修复提供新的方法和思路，具有潜在应用价值。

间质干细胞（MSC）在组织再生与修复中发挥着重要作用，本研究旨在证明MSC来源纳米囊泡（hucMSC-exosome）在皮肤深Ⅱ度烫伤的修复作用，并试图探讨其作用的分子机制。通过本研究的资助我们建立了大鼠皮肤深Ⅱ度烫伤模型，对损伤模型皮肤进行皮下注射hucMSC-exosome进行治疗，结果显示，hucMSC-exosome明显促进大鼠损伤模型的皮肤创面的愈合，并且病理切片结果显示hucMSC-exosome促进创面增生（PCNA表达增高）和表皮再生化（表皮指标CK19表达增高）；体外皮肤细胞的实验研究同样显示，hucMSC-exosome明显抑制热激引起的细胞凋亡，并且促进皮肤细胞数量的增加；为了进一步证明hucMSC-exosome在促进大鼠皮肤深Ⅱ度烫伤修复作用中分子机制，我们对hucMSC-exosome可能活化的并影响增殖凋亡的多条信号通路进行筛选发现，hucMSC-exosome可以明显提高β-catenin的入核和转录活性，同时也促进AKT的磷酸化，应用PI3K的抑制剂LY294002对靶细胞中AKT通路进行抑制后，hucMSC-exosome仍然能够促进体外皮肤细胞的增殖、迁移以及体内β-catenin的表达，证明hucMSC-exosome活化的AKT并不是关键信号通路；β-catenin的抑制剂ICG001能够明显逆转hucMSC-exosome对皮肤细胞的Wnt/β-catenin信号通路的活化、其增殖迁移、血管生成以及对体内模型的修复作用，这就表明hucMSC-exosome活化的Wnt/β-catenin信号通路是其促进皮肤深Ⅱ度烫伤的关键通路；为寻找hucMSC-exosome中活化Wnt/β-catenin信号通路的关键分子，对hucMSC和对照细胞（人肺成纤维细胞HFL1）中Wnts表达进行筛选后发现，Wnt4在hucMSC中的表达明显高于对照HFL1，接着在hucMSC-exosome以及HFL1-exosome中也得到验证；对hucMSC-exosome中Wnt4干扰后，hucMSC-exosome对皮肤细胞Wnt/β-catenin信号通路的活化和细胞增殖迁移作用消失，同时对体内促进修复增殖和血管生成效果也得到逆转，这一结果表明hucMSC-exosome介导的Wnt4在其促进大鼠皮肤深Ⅱ度烫伤修复作用中发挥着关键的作用。