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        外源NGF促進(jìn)大鼠皮膚創(chuàng)面模型損傷修復(fù)的機(jī)制研究

        2014-09-25 23:21:29李政懋呂辰楊選鑫張宏宇
        上海醫(yī)藥 2014年17期
        關(guān)鍵詞:神經(jīng)生長因子創(chuàng)面修復(fù)細(xì)胞增殖

        李政懋+呂辰+楊選鑫+張宏宇

        (溫州醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院分子藥理研究中心 溫州 325035)

        摘 要 目的:探究外源NGF對大鼠創(chuàng)面的治療作用及機(jī)制。方法:在SD雄性大鼠的背部脊柱的兩側(cè)手術(shù)切開形成兩個2 cm x 2 cm的傷口,右邊傷口處給予20 mg/ml NGF 1 ml,左邊傷口給等量生理鹽水作為對照組。隔天給藥到第14天(第14天停止給藥),分別于d3、d7、d14統(tǒng)計創(chuàng)面?zhèn)谟下?,并取這3個時間點(diǎn)的組織用免疫組化的方法檢測轉(zhuǎn)化生長因子 ( transforming growth factor-β1,TGF-β1)、CD68-陽性巨噬細(xì)胞、增殖性細(xì)胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF-1)的表達(dá)量。結(jié)果:NGF組的創(chuàng)面愈合率明顯高于生理鹽水組,并且NGF組TGF-β1、CD68、PCNA、VEGF-1的蛋白表達(dá)量也顯著高于生理鹽水組(P<0.05)。結(jié)論:外源NGF具有促進(jìn)創(chuàng)面愈合作用,其機(jī)制可能與趨化炎癥因子、加快血管生成、促進(jìn)PCNA、TGF-β1的表達(dá)相關(guān)。

        關(guān)鍵詞 神經(jīng)生長因子 創(chuàng)面修復(fù) 炎癥趨化因子 血管生成 細(xì)胞增殖

        中圖分類號:R628 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-1533(2014)17-0051-04

        Study on the mechanism of exogenous nerve growth factor

        in accelerating the wound healing in the model of rats with skin damage

        LI Zhengmao, LV Chen, YANG Xuanxin, ZHANG Hongyu*

        (The Institute of Molecular Pharmacology, Wenzhou Medical University, Wenzhou 325035, China)

        ABSTRACT Objective: To study the therapeutic effect of nerve growth factor (NGF) on wound healing in rats and its mechanism. Methods: Two full thickness wounds (2 cm x 2 cm) extending through the panniculus carnosus were made on both sides of the back spine in SD male rats. The right incision (designated as an experimental group) was treated with 1 ml of NGF (20 mg/ml, dissolved in 0.9% sterile saline) every other day till 14th days while the left incision (designated as a control group) with equal amounts of 0.9% sterile saline. The rates of wound healing were recorded at day 3, 7 and 14 and the expression of transforming growth factor-β1 (TGF-β1), CD68+ macrophages, proliferating cell nuclear antigen (PCNA) and vascular endothelial growth factor (VEGF-1) in wound tissues sampled at day 3,7 and 14 were detected by immunohistochemistry staining. Results: The rates of wound healing and the protein expression of TGF-β1、CD68、PCNA、VEGF-1 were obviously higher in the experimental group than in the control group (P<0.05). Conclusion: The mechanism of NGF in the promotion of wound healing might be related to the chemotactic factor, the promotion of angiogenesis and the expression of PCNA and TGF-β1.

        KEY WORDS nerve growth factor; wounds healing; chemotactic factors; vasculogenesis; cell proliferation

        神經(jīng)生長因子(NGF)最早于1953年被Levi-Montalcini發(fā)現(xiàn),并因此獲得了1986年諾貝爾醫(yī)學(xué)生理學(xué)獎。目前多用的是鼠源性NGF,包含a、b、g 3個亞單位,活性區(qū)是b亞單位,由兩個118個氨基酸組成的單鏈通過非共價鍵結(jié)合而成的二聚體[1] 。研究發(fā)現(xiàn)NGF具有:①促進(jìn)神經(jīng)元分化再生[2] ;②維持神經(jīng)元的存活、生長、發(fā)育,尤其是對多巴胺能神經(jīng)元的保護(hù)作用;③促進(jìn)神經(jīng)元的修復(fù)[3] ;④促進(jìn)創(chuàng)口的表皮細(xì)胞、真皮細(xì)胞的生長,使其修復(fù)愈合[4] 。

        皮膚創(chuàng)傷是一個復(fù)雜的病理過程,包括炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖、創(chuàng)面收縮、膠原代謝、新生血管形成及增殖、感覺末梢神經(jīng)的恢復(fù)等基本過程,臨床表現(xiàn)為局部炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖分化及肉芽組織形成、組織重建三個階段[5] 。大量研究證實(shí):創(chuàng)面愈合的各階段均有NGF參與并發(fā)揮重要作用。本研究將通過構(gòu)建大鼠皮膚創(chuàng)傷實(shí)驗(yàn)?zāi)P停o予外源NGF治療,在不同的時間點(diǎn)統(tǒng)計傷口愈合率,通過免疫組化染色對TGF-β1、CD68、PCNA、VEGF-1的蛋白表達(dá)量進(jìn)行檢測分析,探討NGF促進(jìn)皮膚創(chuàng)傷修復(fù)的相關(guān)機(jī)制。

        材料與方法

        材料

        SPF級成年雄性SD大鼠30只,體重200~250 g,購自上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動物中心(醫(yī)動字第04-20-3號)。UltraSensitiveTM S-P 超敏試劑盒(福州邁新,產(chǎn)品編號:KIT-9710)。外源性NGF由廈門北大之路生物科技有限公司提供。

        方法

        動物模型的建立

        用8%的水合氯醛對實(shí)驗(yàn)大鼠經(jīng)腹腔注射進(jìn)行麻醉,麻醉后固定于簡易操作臺,剪去背部毛發(fā),用碘伏對背部皮膚進(jìn)行消毒。用剪刀在其背部以脊柱為對稱軸的兩側(cè)剪兩個2 cm x 2 cm的傷口。右側(cè)傷口給20 mg/ml NGF 1 ml,左側(cè)給予等量的無菌生理鹽水(0.9%氯化鈉溶液)。隔天給藥到第14天(第14天不給藥)。

        創(chuàng)面愈合率的統(tǒng)計

        分別于d1、d3、d7和d14量取傷口未愈合面積(用透明的紙畫下傷口面積,再將畫下的面積復(fù)印到坐標(biāo)紙上,數(shù)格計算出面積),計算比較傷口愈合率。傷口愈合率(%)=(開始時傷口面積-取材日傷口面積)/開始時傷口面積×100%[6] 。

        皮膚組織處理

        1)于d3、d7各處死5只大鼠,d14處理全部大鼠,取其背上創(chuàng)面的全層皮膚,進(jìn)行石蠟包埋處理,切片厚度為7 mm。

        2)通過免疫組化將已經(jīng)包埋好的組織切片進(jìn)行染色檢測,依次經(jīng)過二甲苯及不同濃度梯度的酒精進(jìn)行脫蠟后,在清水中沖洗一段時間,加入3% H2O2浸泡10 min,除去內(nèi)源性的過氧化氫酶后再加入檸檬酸緩沖液,放入微波爐中加熱3 min(溫度:95 ℃左右),使抗原的位點(diǎn)暴露出來,冷卻至室溫后進(jìn)行血清封閉。再依次進(jìn)行加一抗、二抗、SABC和由DAB/H2O2/磷酸緩沖液配置的染色液處理。隨后加入蘇木精中復(fù)染,脫水后進(jìn)行封片,檢測TGF-β1、CD68、PCNA、VEGF-1的蛋白表達(dá)量,根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)一步對NGF是否有促進(jìn)創(chuàng)面愈合作用作出判定[7-10] 。

        結(jié)果

        創(chuàng)面愈合率

        NGF組與生理鹽水組在d1、d3、d7、d14的皮膚愈合率見表1,其差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),表明外源NGF能夠加速創(chuàng)面的愈合。

        TGF-β1、CD68、PCNA、VEGF-1的蛋白表達(dá)量

        TGF-β1是一族多肽類生長因子,可以作用于成纖維細(xì)胞,促進(jìn)細(xì)胞增殖分化,抑制細(xì)胞凋亡,合成膠原蛋白,并調(diào)節(jié)創(chuàng)傷中各細(xì)胞間的相互作用,加速創(chuàng)面的愈合[7]。TGF-β1抗原表達(dá)多少與細(xì)胞增殖成正相關(guān),可以反映出細(xì)胞的增殖狀態(tài)。由此推斷NGF能促進(jìn)細(xì)胞增殖,從而促進(jìn)傷口愈合(圖1)。

        CD68是主要的單核-巨噬細(xì)胞抗原,其表達(dá)可以反應(yīng)出巨噬細(xì)胞的分布,推測NGF可以誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞在創(chuàng)面的聚集(圖1)。

        PCNA陽性表達(dá)的強(qiáng)弱代表細(xì)胞增殖活動的高低,在細(xì)胞增殖的啟動上起著重要作用,是目前能較好反映細(xì)胞增殖狀況的指標(biāo)[8]。表明NGF有利于傷口的愈合(圖1)。

        VEGF-1作為一種血管生成調(diào)節(jié)因子,在創(chuàng)傷早期的大量表達(dá)有助于傷口的愈合[9-10]。推斷NGF可以促進(jìn)VEGF-1表達(dá),使創(chuàng)面處的血管細(xì)胞處于增殖狀態(tài),從而加快傷口的愈合(圖1)。

        討論

        創(chuàng)傷愈合是一個涉及分子、細(xì)胞和組織水平的復(fù)雜生物學(xué)過程。在創(chuàng)面組織損傷修復(fù)過程中,細(xì)胞因子幾乎調(diào)控?fù)p傷后皮膚再生的全過程,包括細(xì)胞趨化、增殖、基質(zhì)合成與降解、炎癥反應(yīng)等多方面。TGF-β1作為一種大分子復(fù)合體作用于成纖維細(xì)胞,促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生并抑制其降解,對細(xì)胞增殖、分化起重要調(diào)節(jié)作用[11]。CD68在傷口炎癥反應(yīng)階段主要是趨化、聚集炎癥細(xì)胞,并清除壞死組織及細(xì)胞碎片[12] 。PCNA可促細(xì)胞增殖,并在細(xì)胞生長S期大量表達(dá),故可將其作為評價細(xì)胞增殖狀態(tài)的重要指標(biāo)[13] 。VEGF-1可直接作用血管內(nèi)皮細(xì)胞,加強(qiáng)血管通透功能,促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖而形成新血管[14-15] 。以上4種蛋白的作用均在創(chuàng)傷愈合過程中有重大意義。

        NGF作為一種神經(jīng)生長因子,與堿性成纖維細(xì)胞生長因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)都是多功能的生物活性多肽,目前在臨床創(chuàng)面修復(fù)治療中,bFGF凍干粉已經(jīng)成為一種重要的生物治療藥物。有文獻(xiàn)報道,在切斷成年大鼠的坐骨神經(jīng)后,坐骨神經(jīng)斷端吻合口處會立刻觀察到內(nèi)源性NGF大量表達(dá)[5,16] ,表明NGF也會參與細(xì)胞的再生修復(fù)及傷口愈合的過程。由此推測NGF在創(chuàng)面愈合方面具有與bFGF相似的生物學(xué)效應(yīng)[17]。為進(jìn)一步探究NGF對皮膚創(chuàng)傷愈合的修復(fù)機(jī)制,本研究通過外源給予創(chuàng)傷模型NGF,并于不同的時間點(diǎn)對創(chuàng)面的愈合情況進(jìn)行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)NGF組的愈合情況要明顯好于生理鹽水組,但需要考慮到的一點(diǎn)是,大鼠皮膚與人體皮膚存在著差異,相對而言大鼠對皮膚創(chuàng)面具有更強(qiáng)的修復(fù)作用,因此在表1中,NGF組與生理鹽水組在d14都有較好的愈合效果。但總體而言,給予NGF后能夠顯著提高創(chuàng)面修復(fù)能力。本文實(shí)驗(yàn)還分別對TGF-β1、CD68、PCNA、VEGF-1的表達(dá)量進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)TGF-β1在d3、d7的表達(dá)量明顯高于生理鹽水組,愈合完全后(d14)表達(dá)量有所下降,原因可能是由于NGF組在d14已經(jīng)達(dá)到幾乎完全愈合的效果,因此TGF-β1的表達(dá)量有所下降,而生理鹽水組在d14并未達(dá)到完全愈合效果,所以TGF-β1的表達(dá)量仍處于一個相對較高的水平。同樣地,NGF組的CD68、PCNA、VEGF-1的表達(dá)量在d3、d7也顯著高于生理鹽水組,并在d14相對低于生理鹽水組,這表明了NGF的給予會促進(jìn)這4種蛋白的表達(dá),從而達(dá)到加快傷口愈合的生物學(xué)效應(yīng)。另外發(fā)現(xiàn)給予NGF后,PCNA在d3的表達(dá)要高于d7,推測其原因?yàn)榇笫笃つw出現(xiàn)創(chuàng)面時,其機(jī)體自身會即刻通過不同的細(xì)胞增殖來進(jìn)行創(chuàng)面的修復(fù),因而在d3其表達(dá)量較高。而NGF促進(jìn)創(chuàng)面愈合的作用很有可能與促進(jìn)膠原蛋白的沉積、血管的生成、加速傷口處的血液循環(huán),使氧和營養(yǎng)物質(zhì)能夠到達(dá)傷口部位,讓細(xì)胞得到充分的增殖,為傷口愈合提供有利的條件等有關(guān),其具體機(jī)制仍有待于進(jìn)一步的研究探明。

        由此可見,NGF在創(chuàng)面修復(fù)中潛在的應(yīng)用價值正在漸漸的凸顯出來。繼續(xù)探究NGF對創(chuàng)面愈合的修復(fù)機(jī)制,更好地利用NGF自身的生物學(xué)特點(diǎn),將是今后研究的一個重點(diǎn)和方向,也將為臨床治療難愈創(chuàng)面提供新的策略。

        參考文獻(xiàn)

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        (收稿日期:2014-06-10)

        由此可見,NGF在創(chuàng)面修復(fù)中潛在的應(yīng)用價值正在漸漸的凸顯出來。繼續(xù)探究NGF對創(chuàng)面愈合的修復(fù)機(jī)制,更好地利用NGF自身的生物學(xué)特點(diǎn),將是今后研究的一個重點(diǎn)和方向,也將為臨床治療難愈創(chuàng)面提供新的策略。

        參考文獻(xiàn)

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        (收稿日期:2014-06-10)

        由此可見,NGF在創(chuàng)面修復(fù)中潛在的應(yīng)用價值正在漸漸的凸顯出來。繼續(xù)探究NGF對創(chuàng)面愈合的修復(fù)機(jī)制,更好地利用NGF自身的生物學(xué)特點(diǎn),將是今后研究的一個重點(diǎn)和方向,也將為臨床治療難愈創(chuàng)面提供新的策略。

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        (收稿日期:2014-06-10)

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