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【科研实用宝典】AAV在皮肤组织研究中的应用总结

作者:武汉枢密脑科学技术有限公司 2022-06-01T10:13 (访问量:658)

一、皮肤组织的结构
       皮肤指披覆在人体的表层,直接与外界环境相接触的组织。皮肤是人体最大的器官之一,约占体重的16%。皮肤可以分为三大层,从内到外依次为皮下组织、真皮层和表皮层。表皮层是人体最外面的一层组织,属于复层鳞状上皮。角质形成细胞又称上皮细胞,占表皮细胞的95%以上,代谢活跃,能连续不断的进行细胞分化和更新。在其分化和成熟的不同阶段,细胞的形态、大小及排列均有不同。根据角质形成细胞各发展阶段的特点,将表皮分为5层,由内向外依次分为基底层、棘层、颗粒层、透明层和角质层,反映了表皮细胞在角质化过程中的演变,其中基底层、棘层又合称表皮生发层。角质层由多层角化上皮细胞(核及细胞器消失,细胞膜较厚)构成,无生命,不透水,具有防止组织液外流,抗磨擦和防感染等功能。生发层的细胞不断增生,逐渐向外移行,以补充不断脱落的角质层。生发层内含有一种黑色素细胞,能产生黑色素。皮肤的颜色与黑色素的多少有关。真皮层由致密结缔组织构成,由浅入深依次为乳头层和网状层,两层之间无明显界限。乳头层与表皮的生发层相连,其中有丰富的毛细血管、淋巴管、神经末梢和触觉小体等感受器。网状层与皮下组织相连,其内有丰富的胶原纤维,弹力纤维和网状纤维。它们互相交织成网,使皮肤具有较大弹性和韧性。皮下组织分布于真皮和肌膜之间,上方与真皮、下方与肌膜紧密连接,广泛分布于体表,形成所谓脂肪层。皮下脂肪层是储藏能量的仓库,又是热的良好绝缘体,此外还可缓冲外来的冲击,保护内脏器官。

二、皮肤组织的研究方向及研究方法
皮肤组织功能
       保护:这是皮肤最重要的功能。皮肤充当了一道与外界隔绝的屏障。皮肤还携带蛋白质(角蛋白)和色素(黑色素)。黑色素作为光敏色素能高效抵御紫外线,确保生物不会被太阳光线过度伤害。
       感觉:皮肤是人体的主要感觉器官之一。皮肤能感知触觉、热量、压力、寒冷等,被躯体感觉受体所覆盖,这些受体将这些感觉作为信号传递给大脑。因此,生物可以对特定的刺激做出适当的反应。
       温度调节:这是皮肤的另一个主要功能。皮肤内的汗腺将汗液释放到皮肤外层,然后蒸发排出身体热量。鸡皮疙瘩现象也是一种温度调节反应。
       储存:皮肤可以在其组织中储存脂质和水分,从而为身体提供额外的绝缘。
       分泌气味信号:皮肤汗腺分泌的汗液也可以作为其他生物体的信号。
       内分泌:皮肤有助于维生素D的合成。当皮肤暴露在大量的紫外线下,比如太阳光(人造光也起作用),皮肤的基底层和棘层会产生维生素D3。这是因为在皮肤中发现的一种化学物质,即7-脱氢胆固醇,会与紫外线发生反应。但过度暴露于紫外线会引发多种皮肤问题。

皮肤疾病
       皮肤作为人体的第一道生理防线和最大的器官,时刻参与着机体的功能活动,维持着机体和自然环境的对立统一,机体的异常情况也可以在皮肤表面反映出来。皮肤病是影响皮肤的疾病。这些疾病可能导致皮疹、炎症、瘙痒或其他皮肤变化。有些皮肤病是轻微的,有些会引起严重的症状。一些最常见的皮肤病包括:痤疮、黄褐斑、湿疹、牛皮癣、酒渣鼻、白癜风等。许多罕见的皮肤病是遗传的,包括:光化性痒疹、银屑病、多汗症、遗传性大疱性表皮松懈症、鱼鳞病以及家族性良性慢性天疱疮等。
       某些生活方式因素可能会导致皮肤病的发生。潜在的健康状况也会影响皮肤。皮肤病的常见原因包括:毛孔或毛囊被细菌堵塞;影响甲状腺、肾脏或免疫系统的疾病;接触环境诱因,例如过敏原或他人的皮肤;遗传学因素;皮肤上的真菌或寄生虫;药物,例如治疗炎症性肠病(IBD)的药物;病毒;糖尿病以及太阳光。

AAV在皮肤组织中的研究
       全球每年有30万人因皮肤创伤而致死,其中绝大部分都是因伤口难以愈合,感染休克而死亡。伤口愈合依赖于基层角质细胞,但伤口处往往极度缺失此种细胞。

案例一:AAV在猪皮肤中的表达

       本研究通过对小型猪皮内注射AAV载体,发现AAV不仅存在于分裂和有丝分裂后的表皮角质形成细胞中,也存在于毛囊上皮细胞和外泌汗腺中,这表明AAV有望进一步利用毛囊靶向和通过皮肤对肿瘤或感染因子进行免疫。
图1. 皮内注射AAVlacZ后的猪皮肤组织切片β-半乳糖苷酶染色

案例二:利用AAV2型载体转导体外构建重组皮肤

       腺相关病毒2型(AAV2)是皮肤基因治疗的有效载体,因为皮肤是AAV的天然宿主组织,在其中它作为一种自主性细小病毒发挥作用。
       本研究证明携带粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、人乳头瘤病毒E6或绿色荧光蛋白(GFP)转基因的rAAV载体可以转导离体培养的原代人角质形成细胞。通过使用器官型上皮筏培养系统,作者进一步证明,这些转导的细胞可用于形成转基因阳性重组皮肤。

图2. GM-CSF阳性和阴性皮肤组织切片H&E染色



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