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)面修復和組織再生方面發(fā)揮著重要作用。皮膚創(chuàng)面修復需要表皮干細胞向創(chuàng)面中心定向遷移。指導表皮干細胞向創(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，其中心為負極。但是，創(chuàng)面生物電場能否調(diào)節(jié)表皮干細胞生物學行為目前尚不明確。
　　 新血管生長，即血

2、管生成，在創(chuàng)面修復中發(fā)揮著必不可少的作用。內(nèi)皮祖細胞的遷移對于新血管的生成至關重要。指導內(nèi)皮祖細胞定向遷移對于促進血管損傷修復和創(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)皮祖細胞生物學行為的影響。
　　 皮膚創(chuàng)面的再上皮化依賴于成片表皮細胞向創(chuàng)面中心遷移。然而，針對表皮細胞遷移的研究多集中在單細胞上，對于成片細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，在本研究中我們應用生物電場刺激誘導成片表皮細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)、鑒定了表皮干細胞和內(nèi)皮祖細胞，并觀察了兩種干細胞的趨電性。最后我們觀察了電場對成片表皮細胞定向遷移的誘導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)的表皮干細胞具有顯著的趨電性，而細胞骨架蛋白F-actin在胞內(nèi)的不對稱分布發(fā)揮著重要作用；
　　 3.表皮干細胞表面的表皮生長因子受體是細胞感受電刺激的重要分子；細胞外調(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胞趨電反應的重要機制；
　　 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內(nèi)皮祖細胞定向遷移的重要機制；
　　 6.成片表皮細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)成片表皮細胞的趨電性顯著好于單細胞，且細胞片面積越