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目的:间质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)在组织再生、炎症反应及损伤修复中发挥重要作用。有研究表明MSCs对巨噬细胞的调节作用在这些过程中十分关键,然而这种作用的机制仍不十分明确。本研究旨在探讨小鼠骨髓MSCs在正常或脂多糖(LPS)刺激条件下对巨噬细胞的极化表型和功能的影响,并对相关机制进行了初步研究,为进一步探索MSCs的免疫调节和促损伤修复机制提供依据。
方法:分离培养小鼠骨髓MSCs,体外与小鼠巨噬细胞株RAW264.7或磁珠分选的小鼠脾脏CD11b阳性单核/巨噬细胞间接共培养,LPS作为刺激因素,qRT-PCR及ELISA方法检测巨噬细胞M1/M2相关因子表达水平(TNF-α、IL-6、IL-10、Arg-1);流式细胞术及免疫荧光技术检测RAW264.7细胞M2标记CD206的表达情况;细胞计数和MTT实验研究MSC条件培养基(MSC-CM)对RAW264.7细胞增殖能力的影响;Tranwell迁移实验研究MSCs对RAW264.7细胞迁移功能的影响。此外,采用Westernblot方法研究MSC-CM对RAW264.7细胞M1/M2相关信号通路NF-κB和STAT3的影响。
结果:MSCs间接接触或上清作用于RAW264.7细胞,降低了M1型细胞因子TNF-α基因水平而升高了M2型相关基因IL-10、Arg-1表达水平。ELISA结果显示MSC-CM能使RAW264.7细胞IL-6分泌水平降低,而使IL-10分泌水平增高。MSCs培养上清在LPS存在的条件下能降低脾脏单核/巨噬细胞TNF-α表达水平,增高Arg-1表达水平。流式细胞术及免疫荧光结果显示MSC-CM增加了RAW264.7细胞M2型标记CD206表达。同时,细胞计数结果表明MSC-CM作用组与对照组相比能增加RAW264.7细胞数量,MTT实验也证实了这一结果。在有或无LPS刺激的条件下,MSCs能显著增加RAW264.7细胞的迁移数量。Westernblot结果显示,MSC-CM抑制LPS诱导的NF-κB活化,降低NF-κBp65入核及磷酸化p65表达量,抑制下游炎性基因IL-1β和TNF-α的表达水平。另一方面MSC-CM增加了JAK1和STAT3磷酸化蛋白表达水平。此外,STAT3信号抑制剂S31-201,抑制了MSC-CM对巨噬细胞IL-10和Arg-1基因表达的增强作用。
结论:小鼠骨髓MSCs能通过间接接触或培养上清作用促进巨噬细胞由M1型向M2型转化,同时增加RAW264.7细胞的增殖和迁移能力。MSCs对RAW264.7细胞极化的调控作用是通过抑制巨噬细胞NF-κBp65磷酸化及活化STAT3信号通路实现的。本研究提出MSCs在体外可通过非直接接触的方式影响巨噬细胞的极化表型和功能并初步探究了相关机制,为进一步研究MSCs抗炎和促修复损伤的机制提供一个新的思路。