生命科学学院在成华猪特异皮厚性状形成的调控机制上取得重要进展

2022-06-23 16:32:18作者:邹琴 审稿:朱长文 来源:生命科学学院 点击数:

  

不可逆转的皮肤衰老与人们永恒追求年轻容颜之间存在矛盾。较之于抗氧化剂、维生素A、多肽及生长因子等美容产品,使用人真皮成纤维细胞来源的小细胞外囊泡是一种较理想保护、修复和抵抗皮肤衰老的候选治疗策略。但因伦理和生物取材等因素制约,限制人真皮成纤维细胞来源的小细胞外囊泡在皮肤医学美容业中的广泛应用。家猪的皮肤在形态结构和生理学上跟人类皮肤更相似,是人类皮肤科学研究的理想模式动物。成华猪是我国著名地方猪种,其中心产区位于四川成都平原,成华猪具有肉质优良、皮厚、抗逆性强等优势性状品种特征,其带厚皮的成华猪肉是制作传统川菜“回锅肉”的最佳食材。而且,成华猪具有的独特皮厚性状可能赋予其自体成纤维细胞来源的小细胞外囊泡具有高效促进胶原蛋白合成和抵抗皮肤衰老的特性,但其分子调控作用机制有待被揭示。

生命科学学院姜延志教授研究团队通过研究分析发现,较之于国外品种大白猪,成华猪的皮肤更厚(8.5 mm vs. 3.0 mm)、富含更稠密的胶原蛋白纤维。利用差异超速离心和纳米颗粒示踪等实验技术,成功分离和鉴定出成华猪真皮成纤维细胞来源的小细胞外囊泡(纳米级尺寸40-130nm)。细胞功能实验发现,较之于大白猪真皮成纤维细胞来源的小细胞外囊泡,成华猪真皮成纤维细胞来源的小细胞外囊泡能更高效的促进真皮成纤维细胞的增殖、迁移、胶原蛋白合成和收缩。与此同时,小鼠活体实验发现,来源于成华猪真皮成纤维细胞的小细胞外囊泡,能更高效的增加小鼠皮肤组织厚度和促进胶原蛋白合成。

图:真皮成纤维细胞来源的小细胞外囊泡影响成纤维细胞活性和小鼠皮肤组织发育

为进一步探究成华猪真皮成纤维细胞来源的小细胞外囊泡对成纤维细胞活性和皮肤发育的分子调控机制,利用Small RNA高通量测序和蛋白组学技术,成功筛选出成华猪真皮成纤维细胞来源的小细胞外囊泡中特异性富集活性分子即miRNA-218基因和ITGBL1蛋白。众多离体细胞实验发现,miRNA-218和ITGBL1活性分子通过激活下游TGFβ1-SMAD2/3经典信号通路来刺激皮肤成纤维细胞活性。小鼠活体实验发现,注射miRNA-218和ITGBL1活性分子能增加小鼠皮肤组织厚度和促进胶原蛋白合成。

该研究结果提示,成华猪真皮成纤维细胞来源的小细胞外囊泡具有极强的纳米生物材料特性成分,能有效刺激皮肤成纤维细胞活性和促进皮肤组织发育,具有保护和修复皮肤损伤的潜力。该研究结果对于揭示成华猪特异皮厚性状形成的调控机制以及促进真皮成纤维细胞来源的小细胞外囊泡在皮肤医学美容业中的应用,具有重要理论和临床应用意义。

相关研究成果题目为“Small Extracellular Vesicles Derived from Dermal Fibroblasts Promote Fibroblast Activity and Skin Development through Carrying miR-218 and ITGBL1”(真皮成纤维细胞来源的小细胞外囊泡通过携带miR-218和ITGBL1促进成纤维细胞活性和皮肤发育)的研究论文发表在国际学术期刊《Journal of Nanobiotechnology》(纳米生物技术杂志,2021年IF=10.435)上。生命科学学院动物学系2019级博士研究生邹琴、2020级硕士研究生张梅和成都市畜禽遗传资源保护中心袁蓉高级畜牧师为论文共同第一作者,姜延志教授为论文通讯作者。该研究受到四川省重点研发项目(2020YFN0018)和成都市成华猪遗传资源保护与利用专项项目资助。

图:全文摘要技术路线图

全文链接地址:https://doi.org/10.1186/s12951-022-01499-2


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