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编号:10215305
He-Ne激光重复照射抑制培养增生性瘢痕成纤维细胞胶原合成的实验研究
http://www.100md.com 《第三军医大学学报》 2000年第11期
     作者:舒彬 郝林林 代佳平 吴宗耀

    单位:舒彬 郝林林 吴宗耀(第三军医大学附属大坪医院康复理疗科,重庆 400042);代佳平(第三军医大学基础医学部分子遗传学教研室 重庆 400038)

    关键词:He-Ne激光;增生性瘢痕;成纤维细胞;胶原合成;I型前胶原mRNA

    第三军医大学学报001123

    提 要:目的 探讨He-Ne激光重复照射对培养增生性瘢痕成纤维细胞胶原合成的抑制作用。方法 以不同功率密度(10、50、100和150 mW/cm2)He-Ne激光照射培养增生性瘢痕成纤维细胞30 min,1/d,连续照射3 d,在3 d重复照射后24 h用3H-脯氨酸掺入法和斑点杂交法分别检测成纤维细胞胶原合成和I型前胶原基因表达。结果 培养增生性瘢痕成纤维细胞的胶原合成、I型前胶原基因表达水平在10、50 mW/cm2照射后无变化,100 mW/cm2重复照射后降低,与对照组相比有显著性差异(P<0.05);以150 mW/cm2重复照射,细胞胶原合成与I型前胶原基因表达水平亦显著低于对照组(P<0.05),且150 mW/cm2照射后的I型前胶原基因表达水平低于100 mW/cm2照射(P<0.05)。结论 100 mW/cm2或150 mW/cm2功率密度He-Ne激光重复照射能抑制培养增生性瘢痕成纤维细胞胶原合成,原因可能与I型前胶原基因表达下调有关。
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    中图法分类号:R730.57/R619.6 文献标识码:A

    文章编号:1000-5404(2000)11-1094-03

    Inhibitory effects of He-Ne laser repeated irradiation on collagen synthesis in hypertrophic scar-derived fibroblasts in culture

    SHU Bin,HAO Lin-lin,DAI Jia-ping,WU Zong-yao

    (Department of Physical Medicine and Rehabilitation,Daping Hospital,Third Military Medical University,Chongqing 400042,China)
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    Abstract:Objective To explore the inhibitory effects of He-Ne laser repeated irradiation on the collagen synthesis of cultured scar fibroblasts.Methods Cultured fibroblasts derived from hypertrophic scars (HS) were irradiated with He-Ne laser for 30 min at various power densities (10 mW/cm2,50 mW/cm2,100 mW/cm2 and 150 mW/cm2),once a day for 3 consecutive days.In 24 h after repeated irradiation collagen production and type I procollagen mRNA level of fibroblasts were measured with the incorporation of [3H] proline and blot hybridization techniques respectively.Results Collagen synthesis and type I procollagen mRNA level remained unchanged when the laser was irradiated at the power density of 10 mW/cm2 or 50 mW/cm2.Compared with control,collagen synthesis and type I procollagen mRNA level were significantly decreased at the power density of 100 mW/cm2 or 150 mW/cm2 (P<0.05).Type I procollagen mRNA level at the power density of 150 mW/cm2 was lower than that at 100 mW/cm2 (P<0.05).Conclusion Repeated He-Ne laser irradiation at the power density of 100 mW/cm2 or 150 mW/cm2 can suppress collagen synthesis of cultured fibroblasts in HS.The cause of suppression may be associated with down-regulation of type I procollagen mRNA expression.
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    Key words:He-Ne Laser;hypertrophic scar,fibroblast;collagen synthesis;type I procollagen mRNA

    增生性瘢痕(Hypertrophic scar,HS)是以胶原等结缔组织基质的过量产生与沉积为特征的皮肤纤维化疾患,因此,抑制成纤维细胞的胶原合成与沉积是防治增生性瘢痕的重要途径[1]。本实验采用不同功率密度的He-Ne激光重复照射培养增生性瘢痕成纤维细胞,探讨He-Ne激光对胶原合成的抑制效应,试图将低强度He-Ne激光用于增生性瘢痕的防治。

    1 材料与方法

    1.1 仪器与试剂

    HN-120型大功率He-Ne激光照射仪为重庆万力兴科技开发公司生产,CLP-1型柱状激光功率计为北京放射医学研究所生产,LKB-1217型液体闪烁计数仪为LKB公司,LS-9000型薄层扫描仪为SHIMADIU公司,3H-脯氨酸购自中国原子能科学研究院同位素研究所,含人I型前胶原cDNA质粒由美国Uitto博士馈赠,DNA限制内切酶EcoRⅠ购自华美生物工程公司,地高辛DNA标记与检测试剂盒购自Boechringer公司,质粒抽提与纯化试剂盒购自Qiagen公司,总RNA抽提试剂盒、DMEM为GibcoBRL公司,胰酶、β-氨基丙腈为Sigma公司,小牛血清购自杭州四季春公司。
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    1.2 细胞培养与分组

    人体增生性瘢痕5例,年龄12~31岁,其中男2例,女3例,瘢痕存在时间9~12月。按组织块法行成纤维细胞的原代培养[2],于含有体积分数为10%小牛血清的DMEM培养基、CO2培养箱中,100%湿度、37℃条件下培养,待培养细胞完全融合后,用质量分数为0.25%胰酶与0.02%EDTA-Na2共同消化传代,每4~5d传代1次,以4~10代细胞为实验细胞。

    以5000个/孔密度将细胞接种于96孔培养板,间隔一行一列接种,每个培养板接种5孔,相应分为10、50、100、150mW/cm2组和对照组,前4组采用相应功率密度照射,对照组没有进行激光照射。共接种10个培养板,其中5个培养板用于测定胶原合成,另5个培养板用于研究I型前胶原基因表达。细胞接种后在CO2培养箱中继续培养24h,然后进行激光照射。激光照射前弃培养液,Hanks平衡液冲洗,激光直接照射无培养液细胞,每次照射后即刻添加新鲜培养液。
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    1.3 照射方法

    He-Ne激光照射仪波长632.8nm,携带3根输出光纤。照射前调整光纤距离,使光斑完全覆盖整个培养孔底部(面积0.32cm2),垂直照射,实际输出功率由功率计测定,本研究输出功率分别为3、16、32和48mW,相应功率密度约为10、50、100和150mW/cm2,照射时间为30min,1/d,连续照射3d。

    1.4 细胞胶原合成测定

    激光重复照射3d后24h,弃培养液,加入无血清培养液100μl、0.5μCi3H-脯氨酸、抗坏血酸(50μg/ml)和β-氨基丙腈(100μg/ml),继续培养24h后,消化收集细胞于过氯酸预处理的玻纤滤纸上,用质量分数为5%的三氯醋酸和甲醇冲洗滤纸数次,干燥后进行闪烁计数,测定3H-脯氨酸掺入量。
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    1.5 Ⅰ型前胶原基因表达检测

    Ⅰ型前胶原cDNA质粒的酶切鉴定与探针标记见文献[3]。激光重复照射3d后24h,消化收集细胞,一步法抽提细胞总RNA;取10μlRNA水溶液,加入相应甲酰胺、甲醛和20×SSC,68℃孵育15min,使RNA变性,然后用点样器将RNA点样于NC膜上,80℃烤箱干烤3h,封入塑料袋中,加预杂交液浸润NC膜,42℃预杂交过夜;按0.5ml预杂交液加1μl探针的比例加入探针,42℃杂交24h;分别用缓冲液Ⅰ、Ⅱ洗膜,而后加入1∶5000抗体,37℃作用30min;再用缓冲液Ⅰ、Ⅲ漂洗,加显色液在暗处显色,显色适度后,用缓冲液Ⅳ终止反应,用薄层扫描仪进行密度扫描分析,确定I型前胶原mRNA的相对量[5]

    1.6 统计学处理

    实验数据以±s表示,采用本校数学教研室的SPMR统计软件进行t检验。
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    2 结果

    成纤维细胞胶原合成在10、50 mW/cm2 He-Ne激光重复照射无改变,100 mW/cm2照射后降低,与对照组相比差异显著(P<0.05),150 mW/cm2重复照射后的胶原合成量亦显著低于对照组(P<0.05)。

    成纤维细胞I型前胶原基因表达在10、50 mW/cm2照射后无明显变化,100、150 mW/cm2重复照射后降低,与对照组相比差异都显著(P<0.05),且150 mW/cm2照射后的Ⅰ型前胶原基因表达水平低于100 mW/cm2照射(P<0.05),见表1,图1。

    表1 He-Ne激光对成纤维细胞胶原合成与I型前胶原

    基因表达的影响(±s)
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    ab 1 Effect of He-Ne laser on collagen synthesis and type I pro-

    collagen mRNA level of cultured fibroblasts in HS(±s) Group

    n

    Collagen synthesis

    (1×10-4 dpm)

    Type Ⅰ procollagen

    mRNA level
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    Control

    5

    274.32±14.56

    64.32±5.16

    He-Ne laser irradiated

    10 mW/cm2

    5

    267.39±13.53

    62.15±4.98

    50 mW/cm2

    5
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    252.41±12.87

    58.01±4.94

    100 mW/cm2

    5

    185.34±4.86*

    48.25±4.72*

    100 mW/cm2

    5

    126.13±4.21*

    29.57±3.24# *
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    △:1 dpm=60 Bq;*:P<0.05 vs control;#:P<0.05 vs power density of 100 mW/cm2

    图1 培养成纤维细胞中I型前胶原cDNA斑点杂交

    Fig 1 Blot hybirdization of type I procollagen cDNA

    in cultured fibroblasts

    3 讨论

    以往研究表明CO2激光、氩离子、Nd:YAG激光等高强度激光能抑制成纤维细胞胶原合成[5],但仅为暂时性,高强度激光照射后常常在局部形成新创面,故不可避免地出现瘢痕再生,大量临床实践已证实,采用高强度激光治疗增生性瘢痕,效果不理想[6]。630 nm波长是成纤维细胞的吸收峰之一[7],低强度He-Ne激光(632.8 nm波长)照射,无论照射时间多长都不会损伤局部组织,但它能否用于增生性瘢痕的防治,则不清楚。
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    低强度He-Ne激光对胶原合成的生物刺激效应已有大量报道,临床上广泛使用低强度激光的这种特性来促进创伤愈合、治疗顽固性溃疡等[8],但低强度激光对细胞胶原合成的抑制效应则存在明显争议[9],本文以不同功率密度He-Ne激光重复照射培养瘢痕成纤维细胞,结果发现10、50 mW/cm2重复照射后,细胞胶原合成无明显改变,100、150 mW/cm2照射后显著降低,提示He-Ne激光对培养瘢痕成纤维细胞胶原合成的抑制作用可发生在100 mW/cm2或150 mW/cm2功率密度水平。

    增生性瘢痕组织中I型前胶原基因表达增强,约为正常皮肤的3~4倍[10]。本实验发现I型前胶原基因表达水平在10、50 mW/cm2重复照射后无变化,而100、150 mW/cm2照射后显著降低。I型前胶原基因表达变化与细胞胶原合成改变相一致,提示He-Ne激光对培养增生性瘢痕成纤维细胞胶原合成的抑制效应可能与I型前胶原基因表达下调相关。
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    He-Ne激光的功率密度不同,对细胞胶原合成的影响不同。100或150 mW/cm2 He-Ne激光重复照射能抑制培养瘢痕成纤维细胞胶原合成,提示临床上也许可采用大功率密度He-Ne激光来治疗增生性瘢痕。

    作者简介:舒彬(1968-),男,重庆市人,主治医师,主要从事创伤康复的基础与临床方面的研究,发表论文20篇。

    参考文献:

    [1]杨松林,何清濂.胶原代谢的控制与病理性瘢痕的防治[J].中华整形烧伤外科杂志,1997,13(1):66-68.

    [2]司徒镇强,吴军正,主编.细胞培养[M].天津:世界图书出版公司,1996.45-55.

    [3]金冬雁,黎孟枫,译.分子克隆实验指南[M].北京:科学出版社,1995.250-285.
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    [4]Ghahary A,Shen Y J,Scott P G,et al.Enhanced expression of mRNA for transforming growth factor-α,type Ⅰ and type Ⅲ procollagen in human post-burn hypertrophic scar tissues[J].J Lab Clin Med,1993,122(4):465-473.

    [5]Sherman R,Rosenfeld H.Experience with the Nd:YAG laser in the treatment of keloid scars[J].Ann Plast Surg,1988,21(3):231-235.

    [6]Alster T S.Laser treatment of hypertrophic scars,keloids and striae[J].Dermatol Clin,1997,15(3):419-429.
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    [7]van Breugel H H,Bar P R.Power density and exposure time of He-Ne laser irradiation are more important than total energy dose in photo-biomodulation of human fibroblasts in vitro[J].Lasers Surg Med,1992,12(5):528-537.

    [8]黄卓正,李峻亨,主编.现代激光医学[M].南宁:广西科学技术出版社,1996.76-78.

    [9]Basford F R.Low-energy laser therapy:Controversies and new research findings[J].Lasers Surg Med,1989,9:1-5.

    [10]Zhang L Q,Laato M,Muona P,et al.Normal and hypertrophic scars:Quantification and localization of messenger RNAs for type I,III and IV collagens[J].Br J Dermatol,1994,130(3):453-463.

    收稿日期:2000-01-24

    修回日期:2000-09-25, 百拇医药