病原相关分子模式对人3D皮肤皮脂腺模型表皮细胞增殖与分化影响的研究

发布时间：2020-10-20 07:33

　　 目的:明确病原相关分子模式(PAMPs)对人表皮细胞增殖与分化的影响。方法:在人皮肤和永生化SZ95皮脂腺细胞体外共培养的3D皮肤皮脂腺培养模型中加入不同浓度(2、20、200μg/mL)的PAMPs,包括脂多糖(LPS),磷壁酸(LTA)和肽聚糖(PGN),培养7天后,使用PhotoShop软件计算表皮面积;免疫组化观察Ki67,cytokeratin 10(CK10)的表达,采用ImageJ软件计算染色面积,Image-Pro Plus软件计算每张图片的累积光密度(IOD)。结果:在不同浓度的PAMPs(LPS, LTA, PGN)作用下,表皮厚度总体较对照组呈现剂量依赖性增加;此外,表皮基底层及角质层细胞Ki67及CK10的表达也呈现不同程度的增加。结论:PAMPs具有体外促进表皮细胞的增殖与分化的作用,皮肤正常微生物可能在维护皮肤屏障功能上具有重要的生物学作用。
【部分图文】：

2 μg/mL、20 μg/mL、200 μg/mL的磷壁酸,脂多糖,肽聚糖对表皮增厚的影响 (HE,×400)

为确认PAMPs对表皮细胞增殖和分化的影响,我们对组织进行增殖指标Ki67 和分化指标CK10免疫组化染色,并使用ImageJ软件分析染色面积,Image-Pro Plus软件分析累积光密度(IOD)。结果见图3。在浓度为2、20、200 μg/mL的LTA, LPS,PGN刺激下,表皮基底层及角质层Ki67及CK10的表达增加。LTA在20 μg/mL浓度时Ki67的染色面积(75.67±3.288 μm2)和IOD(17.01±0.7255)均最大,结果与2 μg/mL (染色面积:52.7±2.591 μm2;IOD:11.74±0.4534)时有显著差异(P<0.01),与200 μg/mL(染色面积:67.2±2.935 μm2;IOD:15.77±1.463)无明显差别;LPS和PGN均在200 μg/mL时染色面积和IOD值最大,结果相较于其他两个浓度有明显差异(P<0.01)。LTA在200 μg/mL浓度下CK10的染色面积(10.13±0.3602 μm2)最大,在2 μg /mL时IOD(119±1.174)最大,数据相较于其他两个浓度有显著差异(P<0.01);LPS在20 μg /mL浓度时染色面积(3.933±0.087 μm2)和IOD(55.31±5.844)均最大,染色面积数值较2 μg/mL(1.074±0.097 μm2)有显著差异(P<0.01),但与200 μg/mL(3.824±0.1047 μm2)间无统计学意义。PGN在20 μg/mL时染色面积和IOD值均最大,与其他两个浓度比较,均有明显差异(P<0.01)。图2 2 μg/mL、20 μg/mL、200 μg/mL的磷壁酸,脂多糖,肽聚糖对表皮增厚的影响 (HE,×400)

我们在该模型上进一步探索微生物对表皮增殖与分化的作用。结果表明,三种PAMPs在0～200 μg/mL范围内剂量依赖性地促进表皮增殖。其中,LTA和LPS在200 μg/mL浓度时表皮增厚最大,而PGN在20 μg/mL即达到最高值,我们推测,革兰氏阳性菌的胞壁成分对促进表皮细胞分化可能具有更加明显的作用。PGN是革兰氏阳性菌如包括丙酸杆菌细胞壁的重要组成部分,在一项通过胶带粘贴剥离的表皮屏障损伤模型中,在皮肤去除角质层后的起始阶段观察到了丙酸杆菌的相对增加[19],我们推测,相对于其他皮肤微生物,丙酸杆菌在皮肤修复方面可能具有更加即时的反应[12]。此外,LTA和LPS在较低浓度时即可对表皮细胞产生明显的促分化作用,但两者的表皮增厚最明显在200 μg/mL浓度,可能LTA和LPS在较低浓度时促进表皮细胞的分化,但只有在高浓度时才可以最大程度地促进表皮细胞增殖,说明微生物浓度的变化影响了表皮增殖和分化。PGN在20 μg/mL浓度时表皮增殖及促分化作用均达到最大,这可能是痤疮丙酸杆菌定殖与增殖的变化在皮肤疾病中具有明显作用的原因之一。人皮肤微生物的种类和数量会随着年龄性别的不同而产生差异。新生儿皮肤的微生物是获得性的,根据生产的方式可以从母体获得一定的微生物[21],到青春期时,由于激素水平的刺激,皮肤微生物的菌群结构和分布会发生很大的改变,例如,促进皮脂分泌的痤疮丙酸杆菌就会占主导作用[22,23]。另外,由于年龄性别以及与疾病易感性的个体差异,不同年龄段会发生不同,最常见的就是青春期痤疮的高发率[24];特应性皮炎常常起病于儿童或青春期前,并可能持续终生[25]。这表明微生物的种类和量的变化可以对人皮肤生理产生不同的影响,一旦微生物的种类或者微生物的量发生了实质性改变,就有可能会造成病理变化。我们的实验结果也说明了微生物可以促进表皮增厚,这可能是微生物对表皮细胞增殖和分化影响的结果。
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本文编号：2848400