Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các vesicles ngoại bào nhỏ từ nguyên bào sợi da thúc đẩy hoạt động của nguyên bào sợi và phát triển da thông qua việc mang miR-218 và ITGBL1
Tóm tắt
Độ dày của da có mối liên hệ chặt chẽ với sự xuất hiện của da người, chẳng hạn như tình trạng chảy xệ và nhăn, điều này chủ yếu phụ thuộc vào mức độ collagen I được tổng hợp bởi nguyên bào sợi da (DFs). Các vesicles ngoại bào nhỏ (SEVs), đặc biệt là những SEVs có nguồn gốc từ nguyên bào sợi da người (HDFs), đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành sự phát triển sinh lý và bệnh lý của da. Tuy nhiên, nguồn cung cấp da người hạn chế khiến việc sản xuất một lượng lớn HDFs-SEVs trở nên khó khăn, do đó da lợn được sử dụng làm mô hình cho da người. Trong nghiên cứu này, các SEVs có nguồn gốc từ DFs của lợn Chenghua (CH-SEVs), được xem là có độ dày da vượt trội, và lợn Large White (LW-SEVs) đã được thu thập để so sánh tác dụng của chúng đối với DFs và mô da. Kết quả của chúng tôi cho thấy, so với LW-SEVs, CH-SEVs thúc đẩy hiệu quả hơn sự phát triển, di chuyển, tổng hợp collagen và co rút của nguyên bào sợi; ngoài ra, trong mô hình chuột được tiêm cả hai loại SEVs, so với LW-SEVs, CH-SEVs tăng độ dày da và hàm lượng collagen I một cách hiệu quả hơn. Một số miRNA và protein biểu hiện khác nhau đã được phát hiện giữa CH-SEVs và LW-SEVs thông qua phân tích RNA nhỏ-seq và LC–MS/MS. Thú vị thay, chúng tôi đã xác định rằng CH-SEVs giàu miRNA-218 và protein ITGBL1, đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy hoạt động của nguyên bào sợi thông qua việc kích hoạt con đường TGFβ1-SMAD2/3 hạ lưu trong ống nghiệm. Hơn nữa, việc tăng cường biểu hiện miRNA-218 và protein ITGBL1 làm tăng độ dày và hàm lượng collagen I của da chuột trong cơ thể. Những kết quả này chỉ ra rằng CH-SEVs có thể kích thích hiệu quả hoạt động của nguyên bào sợi và thúc đẩy sự phát triển của da, do đó có tiềm năng trong việc bảo vệ và phục hồi tổn thương da.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Qin Z, Fisher GJ, Voorhees JJ, Quan T. Actin cytoskeleton assembly regulates collagen production via TGF-β type II receptor in human skin fibroblasts. J Cell Mol Med. 2018;22(9):4085–96.
Hwang K, Kim H, Kim DJ. Thickness of skin and subcutaneous tissue of the free flap donor sites: a histologic study. Microsurgery. 2016;36(1):54–8.
Lee Y, Hwang K. Skin thickness of Korean adults. Surg Radiol Anat. 2002;24(3–4):183–9.
Shuster S, Black MM, McVitie E. The influence of age and sex on skin thickness, skin collagen and density. Br J Dermatol. 1975;93(6):639–43.
Branchet MC, Boisnic S, Frances C, Robert AM. Skin thickness changes in normal aging skin. Gerontology. 1990;36(1):28–35.
Quan T, Fisher GJ. Role of age-associated alterations of the dermal extracellular matrix microenvironment in human skin aging: a mini-review. Gerontology. 2015;61(5):427–34.
Fenske NA, Lober CW. Structural and functional changes of normal aging skin. J Am Acad Dermatol. 1986;15(4 Pt 1):571–85.
Castleberry SA, Quadir MA, Sharkh MA, Shopsowitz KE, Hammond PT. Polymer conjugated retinoids for controlled transdermal delivery. J Control Release. 2017;262:1–9.
Aldag C, Nogueira Teixeira D, Leventhal PS. Skin rejuvenation using cosmetic products containing growth factors, cytokines, and matrikines: a review of the literature. Clin Cosmet Investig Dermatol. 2016;9:411–9.
Kim JH, Kwon TR, Hong SW, Seok J, Kim JM, Hong JY, Lee SE, Han SW, Kim BJ. Comparative evaluation of the biodegradability and wrinkle reduction efficacy of human-derived collagen filler and hyaluronic acid filler. Aesthetic Plast Surg. 2019;43(4):1095–101.
Schagen SK. Topical peptide treatments with effective anti-aging results. Cosmetics. 2017;4:16.
Kalluri R, LeBleu VS. The biology, function, and biomedical applications of exosomes. Science. 2020;367:eaau6977.
An Y, Lin S, Tan X, Zhu S, Nie F, Zhen Y, Gu L, Zhang C, Wang B, Wei W, Li D, Wu J. Exosomes from adipose-derived stem cells and application to skin wound healing. Cell Prolif. 2021;54(3):e12993.
Prasai A, Jay JW, Jupiter D, Wolf SE, El Ayadi A. Role of exosomes in dermal wound healing: a systematic review. J Invest Dermatol. 2021;142(3 Pt A):662-678.e8.
Xiong M, Zhang Q, Hu W, Zhao C, Lv W, Yi Y, Wang Y, Tang H, Wu M, Wu Y. The novel mechanisms and applications of exosomes in dermatology and cutaneous medical aesthetics. Pharmacol Res. 2021;166:105490.
Henriques-Antunes H, Cardoso RMS, Zonari A, Correia J, Leal EC, Jiménez-Balsa A, Lino MM, Barradas A, Kostic I, Gomes C, Karp MJ, Carvalho E, Ferreira L. The kinetics of small extracellular vesicle delivery impacts skin tissue regeneration. ACS Nano. 2019;13(8):8694–707.
Hu S, Li Z, Cores J, Huang K, Su T, Dinh PU, Cheng K. Needle-free injection of exosomes derived from human dermal fibroblast spheroids ameliorates skin photoaging. ACS Nano. 2019;13(10):11273–82.
Fafián-Labora JA, Rodríguez-Navarro JA, O’Loghlen A. Small extracellular vesicles have GST activity and ameliorate senescence-related tissue damage. Cell Metab. 2020;32(1):71–86.e75.
Han X, Wu P, Li L, Sahal HM, Ji C, Zhang J, Wang Y, Wang Q, Qian H, Shi H, Xu W. Exosomes derived from autologous dermal fibroblasts promote diabetic cutaneous wound healing through the Akt/β-catenin pathway. Cell Cycle. 2021;20(5–6):616–629.
Hu P, Chiarini A, Wu J, Freddi G, Nie K, Armato U, Prà ID. Exosomes of adult human fibroblasts cultured on 3D silk fibroin nonwovens intensely stimulate neoangiogenesis. Burns Trauma. 2021;9:tkab003.
Khiao In M, Richardson KC, Loewa A, Hedtrich S, Kaessmeyer S, Plendl J. Histological and functional comparisons of four anatomical regions of porcine skin with human abdominal skin. Anat Histol Embryol. 2019;48(3):207–17.
Debeer S, Le Luduec JB, Kaiserlian D, Laurent P, Nicolas JF, Dubois B, Kanitakis J. Comparative histology and immunohistochemistry of porcine versus human skin. Eur J Dermatol. 2013;23(4):456–466.
Qiao S. Preliminary study on the production performance and utilization prospect of local pig breeds in Sichuan Province. Sichuan Anim Vet Sci. 1994;2–4.
Ming Z. The Relationship between swine skin thickness and the ratio of lean meat. Swine. 1989;26–7.
Raposo G, Stoorvogel W. Extracellular vesicles: exosomes, microvesicles, and friends. J Cell Biol. 2013;200(4):373–83.
Engelman JA, Luo J, Cantley LC. The evolution of phosphatidylinositol 3-kinases as regulators of growth and metabolism. Nat Rev Genet. 2006;7(8):606–19.
Shah S, Brock EJ, Ji K, Mattingly RR. Ras and Rap1. A tale of two GTPases. Semin Cancer Biol. 2019;54:29–39.
Guo F, Carter DE, Leask A. miR-218 regulates focal adhesion kinase-dependent TGFβ signaling in fibroblasts. Mol Biol Cell. 2014;25(7):1151–8.
Hu Y, Yu H, Shaw G, Renfree MB, Pask AJ. Differential roles of TGIF family genes in mammalian reproduction. BMC Dev Biol. 2011;11:58.
Chen SJ, Yuan W, Mori Y, Levenson A, Trojanowska M, Varga J. Stimulation of type I collagen transcription in human skin fibroblasts by TGF-beta: involvement of Smad 3. J Invest Dermatol. 1999;112(1):49–57.
Thulabandu V, Chen D, Atit RP. Dermal fibroblast in cutaneous development and healing. Wiley Interdiscip Rev Dev Biol. 2018. https://doi.org/10.1002/wdev.307.
Huang W, Yu D, Wang M, Han Y, Lin J, Wei D, Cai J, Li B, Chen P, Zhang X. ITGBL1 promotes cell migration and invasion through stimulating the TGF-β signalling pathway in hepatocellular carcinoma. Cell Prolif. 2020;53(7):e12836.
Li XQ, Du X, Li DM, Kong PZ, Sun Y, Liu PF, Wang QS, Feng YM. ITGBL1 Is a Runx2 transcriptional target and promotes breast cancer bone metastasis by activating the TGFβ signaling pathway. Cancer Res. 2015;75(16):3302–13.
Salzer MC, Lafzi A, Berenguer-Llergo A, Youssif C, Castellanos A, Solanas G, Peixoto FO, Stephan-Otto Attolini C, Prats N, Aguilera M, Martín-Caballero J, Heyn H, Benitah SA. Identity noise and adipogenic traits characterize dermal fibroblast aging. Cell. 2018;175(6):1575–1590.e1522.
Quan T, Shao Y, He T, Voorhees JJ, Fisher GJ. Reduced expression of connective tissue growth factor (CTGF/CCN2) mediates collagen loss in chronologically aged human skin. J Invest Dermatol. 2010;130(2):415–24.
Driskell RR, Lichtenberger BM, Hoste E, Kretzschmar K, Simons BD, Charalambous M, Ferron SR, Herault Y, Pavlovic G, Ferguson-Smith AC, Watt FM. Distinct fibroblast lineages determine dermal architecture in skin development and repair. Nature. 2013;504(7479):277–81.
Tkach M, Théry C. Communication by extracellular vesicles: where we are and where we need to go. Cell. 2016;164(6):1226–32.
Hyman CA, Bartholin L, Newfeld SJ, Wotton D. Drosophila TGIF proteins are transcriptional activators. Mol Cell Biol. 2003;23(24):9262–74.
Wotton D, Lo RS, Lee S, Massagué J. A Smad transcriptional corepressor. Cell. 1999;97(1):29–39.
Wang M, Gong Q, Zhang J, Chen L, Zhang Z, Lu L, Yu D, Han Y, Zhang D, Chen P, Zhang X, Yuan Z, Huang J, Zhang X. Characterization of gene expression profiles in HBV-related liver fibrosis patients and identification of ITGBL1 as a key regulator of fibrogenesis. Sci Rep. 2017;7:43446.
Gan X, Liu Z, Tong B, Zhou J. Epigenetic downregulated ITGBL1 promotes non-small cell lung cancer cell invasion through Wnt/PCP signaling. Tumour Biol. 2016;37(2):1663–9.
Song X, Xu P, Meng C, Song C, Blackwell TS, Li R, Li H, Zhang J, Lv C. lncITPF promotes pulmonary fibrosis by targeting hnRNP-L depending on its host gene ITGBL1. Mol Ther. 2019;27(2):380–93.
Song WK, Liu D, Sun LL, Li BF, Hou H. Physicochemical and biocompatibility properties of type I collagen from the skin of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) for biomedical applications. Mar Drugs. 2019;17(3):137.
Xie MY, Hou LJ, Sun JJ, Zeng B, Xi QY, Luo JY, Chen T, Zhang YL. Porcine milk exosome mirnas attenuate LPS-induced apoptosis through inhibiting TLR4/NF-κB and p53 pathways in intestinal epithelial cells. J Agric Food Chem. 2019;67(34):9477–91.
Van der Spek SJF, Gonzalez-Lozano MA, Koopmans F, Miedema SSM, Paliukhovich I, Smit AB, Li KW. Age-dependent hippocampal proteomics in the APP/PS1 Alzheimer mouse model: a comparative analysis with classical SWATH/DIA and directDIA approaches. Cells. 2021;10(7):1588.