Potential Cellular Mechanisms for Electric Fields to Induce Wound Healing.pdf

1、慢性、難愈性創(chuàng)面和潰瘍是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)面臨的一個重要難題，尤其是老年患者和糖尿病患者，其創(chuàng)面愈合更加困難。成體干細(xì)胞具有自我更新能力和分化能力，在維持組織穩(wěn)態(tài)、促進創(chuàng)面修復(fù)和組織再生方面發(fā)揮著重要作用。皮膚創(chuàng)面修復(fù)需要表皮干細(xì)胞向創(chuàng)面中心定向遷移。指導(dǎo)表皮干細(xì)胞向創(chuàng)面中心遷移可能為促進皮膚創(chuàng)面愈合提供新的方法。皮膚創(chuàng)面存在內(nèi)源性生物電場，其中心為負(fù)極。但是，創(chuàng)面生物電場能否調(diào)節(jié)表皮干細(xì)胞生物學(xué)行為目前尚不明確。
　　 新血管生長，即血

2、管生成，在創(chuàng)面修復(fù)中發(fā)揮著必不可少的作用。內(nèi)皮祖細(xì)胞的遷移對于新血管的生成至關(guān)重要。指導(dǎo)內(nèi)皮祖細(xì)胞定向遷移對于促進血管損傷修復(fù)和創(chuàng)面愈合可能具有顯著臨床意義。因此，本研究觀察了生物電場對體外培養(yǎng)的人內(nèi)皮祖細(xì)胞生物學(xué)行為的影響。
　　 皮膚創(chuàng)面的再上皮化依賴于成片表皮細(xì)胞向創(chuàng)面中心遷移。然而，針對表皮細(xì)胞遷移的研究多集中在單細(xì)胞上，對于成片細(xì)胞遷移的研究相對較少，其機理尚不清楚。體外培養(yǎng)的成片細(xì)胞通常無自發(fā)性定向運動，阻礙了對其遷

3、移機理的研究。因此，在本研究中我們應(yīng)用生物電場刺激誘導(dǎo)成片表皮細(xì)胞定向遷移并進而探討其遷移的機理。
　　 在本研究中，我們首先觀察了調(diào)節(jié)內(nèi)源性生物電場的強度對皮膚創(chuàng)面愈合速度的影響。隨后我們分離、培養(yǎng)、鑒定了表皮干細(xì)胞和內(nèi)皮祖細(xì)胞，并觀察了兩種干細(xì)胞的趨電性。最后我們觀察了電場對成片表皮細(xì)胞定向遷移的誘導(dǎo)作用并在其遷移機理方面取得了一些新的發(fā)現(xiàn)。
　　 本研究的主要發(fā)現(xiàn)如下：
　　 1.大鼠皮膚創(chuàng)面存在顯著的外向

4、性電流，且增強該電流可促進創(chuàng)面愈合的速度；
　　 2.體外培養(yǎng)的表皮干細(xì)胞具有顯著的趨電性，而細(xì)胞骨架蛋白F-actin在胞內(nèi)的不對稱分布發(fā)揮著重要作用；
　　 3.表皮干細(xì)胞表面的表皮生長因子受體是細(xì)胞感受電刺激的重要分子；細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶(ERK1/2)信號通路及磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信號通路是表皮干細(xì)胞趨電反應(yīng)的重要機制；
　　 4.血管內(nèi)皮損傷部位可檢測到顯著的內(nèi)向性電流，其方向與

5、皮膚創(chuàng)面內(nèi)源性電流方向相反；
　　 5.體外培養(yǎng)的人原代內(nèi)皮祖細(xì)胞接受生物電場刺激后形態(tài)變長，沿平行于電場方向定向排列，并向電場正極方向定向遷移。血管內(nèi)皮生長因子受體-2(VEGFR-2)信號通路及Src信號通路是電場誘導(dǎo)內(nèi)皮祖細(xì)胞定向遷移的重要機制；
　　 6.成片表皮細(xì)胞在未接受電場刺激時無整體位移，接受電場刺激后朝正極方向定向遷移；
　　 7.本研究率先發(fā)現(xiàn)成片表皮細(xì)胞的趨電性顯著好于單細(xì)胞，且細(xì)胞片面積越