miR-126调节骨髓间充质干细胞对游离皮瓣组织学活性的作用

中国组织工程研究第20卷第36期2016–09–02出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchSeptember2,2016Vol.20,No.36P.O.Box10002,Shenyang110180·研究原著·陈勇，男，1975年生，2007年河北医科大学毕业，硕士，副主任医师，主要研究方向为前臂皮瓣修复口腔颌面软组织缺损的应用。中图分类号:R394.2文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)36-05332-06稿件接受：2016-07-18miR-126调节骨髓间充质干细胞对游离皮瓣组织学活性的作用陈勇，范龙坤(河北省沧州市中心医院(河北医科大学沧州临床医学院)口腔颌面外科，河北省沧州市061001)引用本文：陈勇，范龙坤.miR-126调节骨髓间充质干细胞对游离皮瓣组织学活性的作用[J].中国组织工程研究，2016，20(36):5332-5337.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.36.002ORCID:0000-0002-9622-2219(陈勇)文章快速阅读：文题释义：游离皮瓣：根据血供解剖上的不同，游离皮瓣可分为4种。①直接皮肤血管皮瓣：其主要特点是营养皮肤的动脉在穿出深筋膜后与皮肤表面平行，走行与皮下组织内，并沿途发出小支以供养皮下组织及皮肤。这种皮瓣即典型的轴形皮瓣，腹股沟皮瓣、胸三角皮瓣均属之；②肌皮血管皮瓣：也称肌皮瓣，特点是通过肌组织发出营养支，垂直穿透深筋膜至皮下组织及皮肤，皮瓣在移植时决不能将皮瓣与其深面肌分离，否则不能成活。这种皮瓣实际上是一种复合组织瓣，胸大肌皮瓣，背阔肌皮瓣等均为此种类型；③动脉干网状血管皮瓣：特点是由动脉干上直接发出许多微细的血管支，组成丰富的网状结构，直接营养其所属的皮肤。这种皮瓣的动脉多为体表浅的动脉主干，口径较粗，易于吻合成功；而且主干的两端均较粗，皆可供吻合，在此基础上，可成为桥梁皮瓣与其他皮瓣连接成的二级串联皮瓣。足背皮瓣以及前臂皮瓣均属此种类型；④肌间隔血管皮瓣：其特点是动脉行走于肌间隔内，然后发出分支至皮肤，并与其他皮肤动脉吻合，皮瓣常可分离出较长一段血管蒂，切多有2条静脉伴行。上臂内、外侧皮瓣及小腿内侧皮瓣均属这种类型。血管生成：是指从已有的毛细血管或毛细血管后静脉发展而形成新的血管，主要包括激活期血管基底膜降解；血管内皮细胞的激活、增殖、迁移；重建形成新的血管和血管网，是一个涉及多种细胞的多种分子的复杂过程。是促血管形成因子和抑制因子协调作用的复杂过程，正常情况下二者处于平衡状态，一旦此平衡打破就会激活血管系统，使血管生成过度或抑制血管系统使血管退化。摘要背景：miRNA具有组织特异性及细胞特异性，其中内皮细胞特异性高表达miRNA-126(miR-126)在血管新生中具有举足轻重的作用。目的：研究miR-126调节游离皮瓣移植后皮瓣成活以及组织学活性的影响，探讨其在血管新生中的作用机制。方法：①利用瞬时转染技术提高骨髓间充质干细胞中miR-126的表达，利用Real-TimePCR检测巨噬细胞炎性蛋白1α、肿瘤坏死因子α及血管细胞黏附分子1mRNA表达及Westernblot检测ERK1/2、AKT、pERK1/2、pAKT蛋白表达；②将48只SD大鼠随机分为3组，每组16只，均制备腹部游离皮瓣模型。A-C组分别在游离皮瓣远端1cm和3cm处注射miR-126mimics转染的骨髓间充质干细胞、miR-126mimicscontrol转染的骨髓间充质干细胞及PBS。结果与结论：①转染miR-126mimics后的骨髓间充质干细胞较对照组骨髓间充质干细胞中巨噬细胞炎miR-126具有明显的促进游离皮瓣组织血管新生作用瞬时转染技术提高骨髓间充质干细胞中miR-126的表达体外实验体内实验实时PCR检测骨髓间充质干细胞的巨噬细胞炎性蛋白1α、肿瘤坏死因子α及血管细胞黏附分子1Westernblot检测骨髓间充质干细胞的ERK1/2、AKT、pERK1/2、pAKT蛋白表达制备SD大鼠腹部游离皮瓣模型大鼠分为3组，A组移植miR-126mimics转染的骨髓间充质干细胞，B组移植miR-126mimicscontrol转染的骨髓间充质干细胞，C组注射PBS陈勇，等.miR-126调节骨髓间充质干细胞对游离皮瓣组织学活性的作用ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH5333性蛋白1α、肿瘤坏死因子α及血管细胞黏附分子1mRNA表达量分别下降36倍、3.5倍和14倍；②A组大鼠皮瓣远端组织中ERK1/2、AKT、pERK1/2、pAKT的蛋白表达水平比B和C组明显增高，且pAKT/AKT及pERK1/2/ERK1/2比值高于B和C组，且皮瓣组织液中巨噬细胞炎性蛋白1α、肿瘤坏死因子α及血管细胞黏附分子1蛋白水平明显低于B和C组；③结果提示miR-126可以促进游离皮瓣组织中血管新生腺管蛋白的活化，进而促进皮瓣的成活。关键词：干细胞；骨髓干细胞；游离皮瓣；miR-126；骨髓间充质干细胞；瞬时转染；巨噬细胞炎性蛋白1α；肿瘤坏死因子α；血管细胞黏附分子1；血管生成主题词：外科皮瓣；转染；组织工程MicroRNA-126effectsonfreeflapactivitybyregulatingbonemarrowmesenchymalstemcellsChenYong,FanLong-kun(DepartmentofOralandMaxillofacialSurgery,CangzhouCenterHospitalofHebeiMedicalUniversity,Cangzhou061001,HebeiProvince,China)AbstractBACKGROUND:MicroRNAhastissueandcellspecificity,andhighexpressionofendothelialcell-specificmicroRNA-126(miR-126)playsanimportantroleinangiogenesis.OBJECTIVE:ToexploretheeffectofmiR-126ontransplantedfreeflapsurvivalandhistologicalactivityaswellasitsmechanisminangiogenesis.METHODS:TransienttransfectiontechnologywasusedtoenhancetheexpressionofmiR-126inbonemarrowmesenchymalstemcells.Expressionlevelsofmacrophageinflammatoryprotein-1α,tumornecrosisfactor-αandvascularcelladhesionmolecule-1mRNAweredetectedbyreal-timePCR,andexpressionlevelsofERK1/2,AKT,pERK1/2,pAKTproteinweremeasuredbywesternblotassay.Forty-eightSprague-Dawleyratswererandomlydividedintothreegroups(n=16pergroup),followedbypreparationofabdominalfreeflapmodels.RatsinthethreegroupsweregiveninjectionofmiR-126mimics-transfectedcells,miR-126mimicscontrol-transfectedcellsandPBS1cmand3cmdistaltothefreeflap,respectively.RESULTSANDCONCLUSION:Expressionlevelsofmacrophageinflammatoryprotein-1α,tumornecrosisfactor-αandvascularcelladhesionmolecule-1mRNAinthecellstransfectedwithmiR-126mimicsweredecreasedby36,3.5and14timescomparedwiththoseinthePBSgroup,respectively.ExpressionslevelsofERK1/2,AKT,pERK1/2,pAKTproteininthedistalfreeflapincreasedsignificantlyinthemiR-126mimicsgroupthantheothertwogroups,asdidtheratiosofpAKT/AKTandpERK1/2/ERK1/2.Inaddition,theexpressionlevelsofmacrophageinflammatoryprotein-1α,tumornecrosisfactor-αandvascularcelladhesionmolecule-1proteinintheflaptissuefluidweresignificantlylowerinthemiR-126mimicstransfectiongroupthantheothertwogroup.AllthesefindingssuggestthatmiR-126canpromotefreeflapsurvivalbycreatingfavorableconditionsforangiogenesisinthefreeflaptissue.Subjectheadings:SurgicalFlaps;Transfection;TissueEngineeringCitethisarticle:ChenY,FanLK.MicroRNA-126effectsonfreeflapactivitybyregulatingbonemarrowmesenchymalstemcells.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(36):5332-5337.0引言Introduction口腔颌面部恶性肿瘤切除后常导致大面积的软组织缺损，对患者的外形及功能均造成严重影响，极大降低了患者的生存质量。因此，同期用合适的皮瓣修复以恢复缺损区的解剖形态及功能具有重要意义。任意皮瓣由于缺乏知名血管供血，应用时需限制皮瓣长宽比(通常为1∶1-1.5∶1)，超比例任意皮瓣将会发生超比例部分缺血坏死，因此移植后能否及时有效的重建血运是提高移植组织成活率和成活质量的关键[1]。而实现这一目的的重要途径就是及时、高效的促进缺血局部血管新生。目前认为血管新生主要通过血管形成、血管生成以及动脉形成3种机制作用[2]。研究表明，骨髓间充质干细胞能分化为内皮细胞和血管平滑肌细胞，直接生成新的血管来供应缺血部位，改善组织供血，促进创面愈合[3]。随着对microRNA(miRNA)研究的不断深入，其中内皮细胞特异性高表达miRNA-126(miR-126)在血管新生中具有可促进内皮细胞存活、迁移和毛细血管的形成的作用[4-6]。作者以大鼠背部皮瓣为模型，观察miR-126调节的骨髓间充质干细胞对缺血皮瓣成活的影响。陈勇，等.miR-126调节骨髓间充质干细胞对游离皮瓣组织学活性的作用P.O.Box10002,