蓝光和绿光促进人脐带间充质干细胞增殖与伤口愈合的关键发现及其意义

在再生医学领域，伤口愈合面临诸多挑战，如慢性伤口问题。研究人员开展了关于光生物调节（PBM）对人脐带间充质干细胞（hUC-MSCs）影响的研究。结果发现蓝光和绿光可促进 hUC-MSCs 增殖等，这为加速干细胞疗法临床应用提供了新参考。

　　在医学不断探索创新的征程中，伤口愈合一直是再生医学领域备受瞩目的关键课题。想象一下，受伤后伤口难以愈合，不仅让患者承受身体上的痛苦，还可能引发各种并发症，严重影响生活质量。在实际临床中，慢性伤口的出现更是一大难题，像糖尿病患者的足部溃疡等，传统治疗手段效果有限。而干细胞疗法凭借其独特的自我更新和多分化潜能，成为了再生医学的希望之星。人脐带间充质干细胞（hUC-MSCs），因其获取方便、免疫原性低等优势，更是研究的热门对象。然而，在将其应用于临床治疗的过程中，却面临着诸多阻碍。比如，如何维持其生物活性，怎样精准量化其分泌的活性物质，以及在保存和运输过程中如何确保其质量稳定，这些问题都亟待解决。

与此同时，光生物调节（PBM）作为一种新兴的物理治疗方法，逐渐走进了人们的视野。它利用低强度激光刺激细胞，就像给细胞发送特定的信号，来调节细胞的功能。这种方法具有安全、无创的特点，在皮肤科、口腔科、神经科等多个领域都展现出了潜在的应用价值。但是，对于 hUC-MSCs 而言，PBM 的最佳能量密度一直是个未解之谜。如果能量密度不合适，不仅可能无法达到预期的治疗效果，甚至还可能带来负面影响，比如致癌风险增加、灼伤组织等。因此，深入研究 PBM 对 hUC-MSCs 的作用机制，寻找最佳的治疗参数，成为了医学研究的迫切需求。

为了解开这些谜团，西南医科大学附属医院等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一系列实验研究，旨在明确不同波长和辐照剂量的 PBM 对 hUC-MSCs 促进伤口愈合的影响。经过不懈努力，研究取得了重要成果，相关论文发表在《Scientific Reports》上。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过流式细胞术对 hUC-MSCs 进行鉴定，确保实验细胞具备典型的间充质干细胞特征。然后，利用定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）检测相关基因的表达水平，以此来分析细胞的增殖、凋亡、血管生成等情况。接着，采用酶联免疫吸附试验（ELISA）测定细胞分泌因子的含量，了解细胞的旁分泌功能变化。此外，还进行了 RNA 测序（RNA-Seq），从基因层面深入探究 PBM 处理后 hUC-MSCs 的变化机制。最后，构建了 hUC-MSCs 与巨噬细胞的共培养模型，研究 PBM 处理的 hUC-MSCs 对巨噬细胞极化的影响。

下面来看具体的研究结果：

1. PBM 对 hUC-MSC 增殖的影响：研究人员将提取的 hUC-MSCs 接种培养，通过显微镜观察到细胞呈现纺锤形或长纺锤形。经流式细胞术检测，细胞表面的 CD73、CD90 和 CD105 等间充质干细胞特异性标记物呈高表达，而造血干细胞相关的阴性标记物不表达，证实了细胞的间充质干细胞特性。随后，用不同时长的蓝光和绿光照射细胞，结果发现蓝光照射 38 秒和 76 秒的处理组，在 24 小时、48 小时和 72 小时时，细胞增殖显著增加，其中 76 秒处理组活性最高；绿光照射中，仅 152 秒处理显著抑制细胞活性，其他时长与对照组无明显差异。总体而言，单色蓝光在促进 hUC-MSC 增殖方面比绿光更有效。
2. qRT-PCR 分析 hUC-MSCs：对增殖标记物 Ki67 和 PCNA 的检测发现，蓝光 38 秒处理显著增加了它们的表达，同时 BCL2/BAX 比值升高，表明抗凋亡能力增强；绿光 76 秒处理时，增殖相关基因也有显著增加。在检测血管生成因子时，蓝光 38 秒处理组的 VEGF、HGF 和 FGF2 表达显著升高，而绿光组在这些血管生成相关基因表达上无明显差异。
3. ELISA 分析 hUC-MSCs：ELISA 检测结果显示，蓝光 38 秒和绿光 76 秒处理组的 VEGF 分泌量显著高于对照组，且蓝光 38 秒组更为突出。HGF 分泌方面，绿光 190 秒组与对照组差异显著，其他处理组无明显差异。FGF2 在蓝光 38 秒组的分泌量在各时间点均显著高于未处理组，绿光 76 秒组虽无显著差异，但维持较高水平。此外，蓝光 76 秒和 190 秒组的 TIMP-1 分泌显著增加，而 GM-CSF 和 IL-6 在照射后，尤其是绿光 76 秒和 190 秒组，分泌量显著下降。
4. RNA-Seq 研究 PBM 对 hUC-MSCs 的影响：RNA-Seq 分析发现，与未光照的对照组相比，蓝光（2J/cm2）和绿光（4J/cm2）预处理的 hUC-MSCs 基因表达发生了显著变化。基因集富集分析（GSEA）显示，蓝光处理使上皮 - 间质转化（EMT）和 NFκB-TNFA 信号通路相关基因下调；绿光处理则使血管生成、NFκB-TNFA 信号、TGF-β 信号和 IL-6-JAK-STAT3 信号通路相关基因下调。这表明蓝光具有抗纤维化潜力，绿光具有抗炎和抑制血管生成相关基因表达的作用。
5. PBM 处理的 hUC-MSCs 与 M1 巨噬细胞共培养：构建 hUC-MSCs 与 M1 巨噬细胞的共培养模型，结果发现，无论蓝光还是绿光处理的 hUC-MSCs 分泌的因子，都能下调 M1 巨噬细胞中促炎因子 IL-1α 和 IL-6 的表达，且绿光处理组对 IL-6 的抑制作用更显著。同时，共培养组中抗炎标记物精氨酸酶 - 1（Arg1）的表达显著升高，其中绿光处理组升高更为明显，表明绿光预处理更能促进巨噬细胞向 M2 型极化。
6. PBM 处理的 hUC-MSCs 条件培养基对 M1 巨噬细胞极化的调节：将 PBM 处理的 hUC-MSCs 条件培养基浓缩后作用于 M1 极化的巨噬细胞，经流式细胞术分析发现，绿光处理的 hUC-MSCs 诱导 M2 极化的效果比蓝光处理或未处理的细胞更显著。绿光处理组中 M2 型巨噬细胞表面标记物 CD206 和 CD209 的表达更高，进一步证实了绿光促进巨噬细胞向 M2 型极化的作用。

综合以上研究结果，研究结论表明：光生物调节（PBM），尤其是蓝光和绿光，能显著增强 hUC-MSCs 中增殖和血管生成相关标记物的表达。RNA-Seq 分析揭示 PBM 可调节多种基因通路，发挥抗炎和抗纤维化作用。与 M1 巨噬细胞的共培养实验也证实，PBM 处理的 hUC-MSCs 能有效促进 M2 巨噬细胞极化，增强其抗炎和组织修复能力。这些研究成果为伤口愈合和再生医学提供了新的理论依据和治疗策略，有望推动干细胞疗法在临床中的广泛应用，为患者带来更多的治疗选择和更好的治疗效果。它不仅有助于开发更有效的生物治疗产品，还能为个性化医疗提供有价值的参考，具有重要的科学意义和临床应用前景。