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.2017年11月22日；18(1):195.
doi:10.1186/s12931-017-0680-0。

人支气管组织三维上皮-间充质共培养模型再现了TGF-β1治疗气道组织重塑的多种特征

石川信吉 1, Kanae Ishimori先生 2, 伊藤志木 2
附属公司

人支气管组织三维上皮-间充质共培养模型再现了TGF-β1治疗气道组织重塑的多种特征

石川信吉等。 回复Res. .

摘要

背景：胶原凝胶收缩测定法测量凝胶大小，以评估包埋在胶原凝胶基质中的细胞的收缩。使用肺成纤维细胞的检测有助于研究创伤愈合和疾病发展中的肺组织重塑过程。然而，支气管上皮细胞在这一过程中的参与也应进行研究。

方法：我们将一层粘液纤毛分化的支气管上皮细胞涂敷在肺成纤维细胞的胶原凝胶基质上。这种共培养模式可以使上皮细胞和间充质细胞直接接触。我们用转化生长因子（TGF）β1作为组织重塑的诱导剂刺激培养21天，并测量凝胶大小、组织学变化和与细胞外基质稳态相关的因子的表达。

结果：TGF-β1对胶原凝胶收缩和间充质胶原层收缩性肌成纤维细胞具有浓度依赖性作用。TGF-β1还诱导上皮基底层间充质标志物波形蛋白的表达，提示上皮-间充质转化的诱导。此外，编码细胞外基质蛋白的各种基因的表达上调。纤维组织tenascin-C在共培养模型的上皮下区域积聚。

结论：我们的研究结果表明，TGF-β1可以影响上皮细胞和间充质细胞，并诱导凝胶收缩和结构改变。我们新的体外共培养模型将是研究上皮细胞、成纤维细胞及其在气道重塑过程中相互作用的有用工具。

关键词：支气管；共同文化；凝胶收缩；重塑；转化生长因子β1。

PubMed免责声明

利益冲突声明

道德批准和参与同意

不适用。

出版同意书

不适用。

竞争性利益

作者是日本烟草公司（Japan Tobacco Inc.）的员工，报告称他们没有相互竞争的利益。

出版商备注

Springer Nature在公布的地图和机构关联中的管辖权主张方面保持中立。

数字

图1
图1
TGF-β1刺激的共培养模型中胶原凝胶收缩的定量分析。一培养第21天用TGF-β1刺激的气液界面共培养模型的图像。细胞培养插入物的边缘（红线）和胶原凝胶基质的边缘（红虚线）显示在第二行的图像中。箭头表示胶原蛋白凝胶和细胞培养插入物壁之间的间隙。b条胶原蛋白凝胶收缩定量。在培养第0、7、14和21天获得图像；定量胶原凝胶收缩。结果表示初始凝胶大小的百分比。数据显示为三份插入物的平均值±SD*第页 < 0.05（Dunnett在每个时间点对对照组的测试）。ND，未检测到
图2
图2
培养第21天上皮细胞和间充质细胞的组织学分析。一苏木精和伊红染色、波形蛋白免疫染色、α-SMA免疫染色和E-cadherin免疫染色。箭头表示TGF-β1刺激后间充质层中的成纤维细胞严重染色。箭头表示TGF-β1刺激后上皮层中的波形蛋白阳性基底细胞。比例尺：50μm。b条组织切片间充质层中波形蛋白阳性区域的百分比。c（c）组织切片上皮层波形蛋白阳性区域的百分比。d日组织切片间充质层中α-SMA阳性区域的百分比。e（电子）组织切片上皮层E-cadherin阳性区域的百分比。所有数据显示为三份插入物的平均值±SD*第页 < 0.05（Dunnett对照试验）
图3
图3
共培养模型中基质金属蛋白酶（MMPs）和金属蛋白酶组织抑制剂（TIMPs）的分析。培养第21天收集的培养基明胶酶谱带密度的定量分析：Pro-MMP-9(一)，前-MMP-2(b条)和活性MMP-2(c（c）). 结果表示相对于对照的褶皱变化。TIMP-1浓度(d日)和TIMP-2(e（电子）)在培养第21天收集的培养基中。所有数据显示为三份插入物的平均值±SD*第页 < 0.05（Dunnett对照试验）
图4
图4
成纤维细胞单培养模型中基质金属蛋白酶（MMPs）和金属蛋白酶组织抑制剂（TIMPs）的分析。培养第21天收集的培养基的明胶酶谱带密度的定量分析：Pro-MMP-2(一)和活性MMP-2(b条). 结果表示相对于对照的褶皱变化。TIMP-1浓度(c（c）)和TIMP-2(d日)在培养第21天收集的培养基中。所有数据显示为三份插入物的平均值±SD*第页 < 0.05（学生的t吨-测试）
图5
图5
培养第21天共同培养模型中TGF-β1刺激后细胞外基质相关基因表达增加。用PCR分析84个基因的表达水平；图中显示了33个显著上调的基因。一TGF-β1和整合素；b条基质金属蛋白酶组织抑制剂（TIMP）和基质金属蛋白酶（MMPs）；c（c）粘附分子；d日胶原蛋白；e（电子）细胞外基质糖蛋白和蛋白聚糖。所有数据均显示为三份插入物的平均值±95%置信区间*第页 < 0.05（学生的t吨-对照对照试验）
图6
图6
在培养第21天的成纤维细胞单培养模型中，TGF-β1刺激后细胞外基质相关基因的表达增加。用PCR分析84个基因的表达水平；在10 ng/mL TGF-β1刺激的共培养和单培养模型中，共有14个基因上调。图中总结了这14个基因在单文化模型中的表达。数据显示为三份插入物的平均值±95%置信区间*第页 < 0.05（学生的t吨-对照对照试验）
图7
图7
培养第21天细胞外基质蛋白表达的组织学分析。用抗纤维连接蛋白和抗粘连蛋白-C抗体对组织切片进行免疫染色。箭头指向TGF-β1刺激后上皮层中的纤维连接蛋白阳性基底细胞。箭头显示TGF-β1刺激后上皮下基底膜中tenascin-C的强烈表达。比例尺：50μm
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