创面生物电场对表皮干细胞迁移、分化的调控作用与分子机制

表皮干细胞是皮肤及其附件再生的重要细胞来源。伤口内生物电场是保证创面正常愈合的关键要素。在既往研究基础上，本项目围绕"伤口内生物电场是启动表皮基底层壁龛内表皮干细胞发挥组织修复作用的重要因素"的设想，研究生物电信号对表皮干细胞迁移、分化的调控作用；以电压门控钙通道和上皮细胞生长因子受体为切入点，研究表皮干细胞感知生物电信号的分子机制；以β1整合素、基质金属蛋白酶和细胞骨架蛋白为切入点，研究生物电信号诱导表皮干细胞迁移的分子机制；以MAPK、PI3K/Akt、Wnt、Notch信号通路为对象，研究生物电信号调控表皮干细胞迁移、分化的信号转导机制。旨在明确伤口内生物电场在始动表皮基底层壁龛内表皮干细胞发挥组织修复作用中的重要性，同时为深入认识体内内源性组织干/祖细胞的修复作用与调控机制提供新的理论基础，为探寻利用机体自身修复机制、促进创伤组织愈合提供新思路。

表皮干细胞是皮肤组织实现再生修复的重要途径。皮肤损伤后局部所形成的内源性生物电信号是保证创面正常愈合的关键要素。在既往研究基础上，本项目率先开展内源性生物电信号对表皮干细胞组织修复的调控作用与机制研究，发现与表皮细胞、上皮细胞一样，表皮干细胞也具有明显的趋电性特征，即在电场作用下，表皮干细胞具有向电场阴极方向定向迁移的能力。随着电场强度的增大或时间的延长，细胞沿电场方向平行向阴极迁移的程度愈大；发现细胞表面上皮细胞生长因子受体（EGFR）可能是表皮干细胞感受电信号的重要分子；证实电场作用下细胞内骨架蛋白（F-actin）不对称聚合可能是电场引导细胞定向迁移的分子基础。ERK1/2 和 PI3K/Akt是生物电场诱导表皮干细胞迁移的重要信号通路；发现生物电场不仅促进表皮干细胞定向迁移，而且在一定强度下具有维持或增强表皮干细胞干性的作用，表现为在生物电场作用下，表皮干细胞干性标志物K14、K19、β1整合素、α6整合素mRNA和蛋白表达不仅未见减少，而且呈升高趋势。表皮细胞分化标志物K10、外皮蛋白和中间丝相关蛋白mRNA和蛋白表达未见增加，并呈下降趋势。细胞内干性转录因子mRNA表达也未见明显减少；发现Wnt和Notch信号通路在生物电维持表皮干细胞干性中发挥重要作用；此外，研究还生物电场能促进内皮祖细胞定向迁移，其机制与细胞表面血管内皮生长因子受体-2和Src信号通路的调控作用有关；发现生物电场诱导细胞团定向迁移作用明显大于单个细胞，E-钙粘蛋白是其重要的调控分子。上述研究结果为深化认识创面微环境对内源性表皮干细胞组织修复的调控作用，以及为揭示其它组织内源性成体干细胞的组织修复作用提供重要的科学依据，为探寻利用机体自身修复机制、促进创伤组织愈合的新措施提供新思路。