课题基金 / 基金详情

真皮鞘细胞参与皮肤创伤修复的作用机制:基于Cre/loxP重组系统的示踪研究

批准号:
82060354
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
33.0 万元
负责人:
朱兵
依托单位:
学科分类:
体表组织器官畸形、损伤与修复、再生
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱兵

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
真皮成纤维细胞是参与皮肤创伤修复的主要功能细胞,而作为其特化亚群之一的真皮鞘细胞最近被证明也参与了该过程。角蛋白是参与皮肤创伤修复的重要蛋白,一般认为只在上皮细胞表达。我们前期研究发现,真皮鞘细胞具有类似真皮成纤维细胞的生物学行为,且多种角蛋白在真皮鞘细胞中特异表达。据此,本研究拟利用Cre/loxP系统建立真皮鞘细胞特异性表达eGFP小鼠模型,深入研究全层皮肤创伤修复过程中真皮鞘细胞的谱系示踪、分化机制及角蛋白K5、K17的时空表达变化;探讨创伤修复过程中真皮鞘细胞经细胞衰老途径防止过度纤维化的信号通路机制;利用慢病毒转染和RNA干扰技术阐明K5、K17过表达或抑制表达对真皮鞘细胞增殖、迁移、衰老、凋亡、细胞周期,以及对皮肤创伤愈合和纤维化等生物学行为的效应。本研究将揭示皮肤创伤修复期间真皮鞘细胞的作用机制及与真皮成纤维细胞作用的异同,为皮肤创伤、烧伤和疾病治疗新技术的研发提供理论依据。
英文摘要
Dermal fibroblasts are the main functioning cells in skin wound healing, while dermal sheath cells, as one of their specialized subsets, have recently been proved to be also involved in this process. Keratins are important proteins involved in skin wound healing, and they are generally believed only expressed in epithelial cells. In our previous studies, we found that dermal sheath cells had biological behavior similar to dermal fibroblasts, and expressed a variety of keratins specifically. Based on this, our study is going to establish mouse models with eGFP specially expressed in dermal sheath cells by using the Cre-loxP system, for study on the lineage tracing, differentiation mechanism and K5/K17 expression changes in space and time of dermal sheath cells during full-thickness skin wound healing process; To explore the signal mechanism of dermal sheath cells preventing excessive fibrosis through cell senescence in wound repair; To elucidate the biological behavior effects of overexpression or inhibition of K5 or K17 of dermal sheath cells on cell proliferation, migration, senescence, apoptosis and cycling, as well as skin wound healing and fibrosis, by using lentivirus transfection and RNA interference techniques . This study will reveal the functional mechanism of dermal sheath cells during wound healing and the similarities and differences between dermal sheath cells and dermal fibroblasts, and provide a theoretical basis for exploiting new therapies in field of skin trauma, burns and diseases.
皮肤创伤修复是一个动态且复杂的过程,涉及多种细胞类型、细胞外基质重塑及信号通路的精细调控。真皮鞘细胞(Dermal Sheath Cells, DSCs)已被发现参与了皮肤创伤修复,但其在各个阶段的动态变化和调控机制尚未明确。本研究利用有限已知的标记基因尝试特异性标记DSCs,经过多种尝试,最终通过构建AcanCreER;R26-LSL-tdTomato-DTR转基因小鼠,实现了DSCs的体内示踪,以解析其在皮肤创伤修复过程中的动态变化和生物学功能。采用Whole Mount Fluorescence Imaging和流式细胞分选技术,我们追踪了DSCs从毛囊迁移至创伤区域的过程,并根据伤口愈合的不同时空阶段,将DSCs分为来自未受伤皮肤(D0)组、肉芽组织周围的收缩皮肤组(D12)、肉芽组织(D12)以及瘢痕区域(D19)四个组。免疫荧光及分子分析揭示,DSCs在创伤修复过程中表现出显著的细胞骨架重组,特别是角蛋白家族(包括K5、K17等13种)的动态变化,提示其在维持细胞结构和细胞可塑性方面的重要作用。此外,为研究DSCs在纤维化中的功能,我们采用白喉毒素/白喉毒素受体系统对DSCs进行条件性剔除,发现可导致伤口愈合延迟,肌纤维比例有所下降,但对瘢痕形成影响有限,表明其在纤维化调控中的作用可能较小。进一步通过单细胞蛋白组学分析后的基因集合富集分析(GSEA)和时序聚类分析(Mfuzz),解析DSCs在不同修复阶段的功能变化。研究发现,创伤早期DSCs富集干扰素-γ(IFN-γ)和炎症调控相关基因,促进免疫调节;增殖期DSCs上调能量代谢和细胞迁移相关基因,支持细胞增殖与组织重塑;重塑期DSCs的细胞骨架和细胞连接相关基因表达增强,提示其可能在修复后期部分恢复上皮表型。此外,GSEA分析显示,上皮-间充质转化(EMT)相关基因Tpm2、Itgb1等在B组上调,提示DSCs可能经历表型转变,以适应组织修复需求。我们进一步鉴定了DSCs在创伤修复中的特征分子,包括角蛋白、胶原蛋白、整合素和肌动蛋白家族成员,并通过GEO数据库交叉验证了数据的可靠性。最终,本研究揭示了DSCs在创伤修复中的动态变化及功能特性,明确其在炎症调控、细胞结构维持及组织重塑中的关键作用,丰富了创伤修复的分子机制,并为基于DSCs的皮肤修复策略提供了新的理论依据。
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