摘要
严重烧伤治疗的关键在于快速清创和封闭创面，但大面积伤口常超出机体自然愈合能力。合成皮肤替代品等替代疗法尚未成为标准化最优解决方案。干细胞疗法，特别是异体细胞移植，在促进伤口修复方面展现出潜力。诱导性间充质干细胞（iMSCs）有望突破传统干细胞疗法的局限性。本研究将脐带组织来源的iMSCs（CT-iMSCs）以5000-20000细胞/cm²浓度植入成熟的表皮-真皮替代物Integra®真皮再生模板（DRT），在猪全层烧伤模型中验证其再生能力。研究评估了愈合效果、炎症反应、新生血管化、胶原水平和纤维化标志物。CT-iMSCs治疗组显示出明显改善：伤口愈合速度加快，上皮化程度提高，愈合标志物显著优化。这些数据证实iMSCs作为自体皮肤再生理想细胞来源的潜力。
引言
重大烧伤是全球年度致死超20万人的危重损伤。烧伤导致的组织流失和感染途径常引发败血症，构成主要致死并发症。标准化烧伤护理协议优先采用手术切除坏死皮肤并立即进行自体皮肤移植覆盖。但这种"金标准"存在局限性：供皮区二次创伤、大面积烧伤供体受限、移植失败风险增加。多年来，包括Integra®（由牛胶原I和鲨鱼软骨交联的双层结构）在内的替代皮肤替代品已应用于临床，通过真皮再生模板（DRT）促进内源性细胞生长和组织合成。
干细胞疗法的进展为器官组织损伤治疗带来范式转变。间充质干细胞（MSCs）作为包含骨髓、脂肪和脐带等来源的多能干细胞群体，已在加速愈合进程、减少炎症、刺激血管生成等方面展现出显著疗效。但自体干细胞分离培养的可行性、异体细胞免疫排斥等问题仍阻碍其临床转化。
本研究团队发现烧伤切除组织中存在可分离扩增的"烧伤源性干细胞（BD-MSCs）"。动物实验证实BD-MSCs可加速愈合、减少瘢痕。但其受限于细胞产量、体外扩增能力及年龄相关的疗效衰退。诱导性多能干细胞（iPSC）技术的出现为再生医学带来革命性突破。人iPSCs可分化为所有体细胞，包括符合ISCT标准的MSC样细胞（iMSCs）。这种细胞既可无限扩增，又能规避免疫排斥，其治疗潜力优于传统骨髓和脂肪来源MSC。
结果
iMSC的建立与表征
通过三日中胚层诱导和十日MSC诱导培养，成功将CT-iPSCs分化为CD105+/CD73+/CD90+/CD45-的iMSCs。分化细胞展现出典型的纺锤形贴壁形态，并通过油红O、阿尔辛蓝和茜素红染色验证了脂肪细胞、软骨细胞和成骨细胞的多向分化能力。
猪烧伤模型中的iMSC疗效
将iMSCs成功植入Integra®模板后应用于5×5cm全层烧伤创面。实验观察到：
- 所有iMSC治疗组在烧伤后32天即显示加速愈合
- 10K/cm²剂量组再上皮化面积最大
- 烧伤收缩率较对照组降低
- 第40天完全愈合时瘢痕评分改善
- 10K/cm²剂量组胶原沉积达66%（对照组22-33%）
- 炎症因子IL-1β、TNF-α、IL-6表达下调
- MMP-9下调和MMP-2适度上调的重塑模式
- 血管生成标志物TNC和VEGF表达增强
组织学分析
iMSCs治疗显著恢复皮肤结构特征：
- 10K/cm²剂量组表皮厚度最接近正常皮肤
- 基底嵴数量达10.2个/mm（对照组3.8-4.3）
- 胶原纤维排列更接近正常真皮
- 真皮层细胞密度与正常皮肤相当
分子机制解析
iMSCs通过多重机制促进愈合：
- 炎症调控：显著抑制促炎因子IL-1β
- 胶原代谢：提升I型胶原比例（胶原I/III比值最高）
- 组织重塑：调节MMPs/TIMPs平衡
- 血管生成：增强TNC和VEGF表达
- 凝血调控：上调PAI-1表达
讨论
本研究证实由CT-iPSCs分化的iMSCs在烧伤治疗中的显著疗效。相较传统MSC来源，iMSCs具备以下优势：
- 无限扩增能力（单克隆可扩增千倍）
- 均质性（同一iPSC克隆分化）
- 免疫豁免特性
- 增强的促血管生成能力
实验中使用的猪模型因其伤口愈合机制与人类高度相似，是验证烧伤疗法的理想模型。值得关注的是，中等剂量（10K/cm²）表现出最佳疗效，这改变了传统认为干细胞剂量与疗效正相关的认知。
研究揭示的iMSCs促进愈合机制包括：
- 替代受损表皮干细胞加速再上皮化
- 通过旁分泌作用调节炎症反应
- 优化胶原沉积模式
- 通过MMPs调节促进组织重塑
- 增强血管生成能力
尽管研究样本量较小（n=3），但考虑到干细胞研究的成本和复杂性，该样本量在同类研究中具有可接受性。未来需进一步探索其他来源iMSCs的疗效，并开发尿液、毛囊等新型iPSC获取途径。
方法
伦理审批
所有动物实验均获多伦多大学伦理委员会审批（协议号：REB #017-2011, #13-0346-E；动物使用许可：AUP #16–600），符合加拿大健康部管控药品许可要求。
iMSC分化与表征
使用mTeSR7培养基维持CT-iPSCs，通过两步法诱导分化：
- 中胚层诱导：CHIR99021、Activin A、BMP4处理2天
- MSC诱导：bFGF、EGF培养10天
流式细胞术验证CD105、CD90、CD73阳性及CD45阴性表型。
动物模型
选用25-30kg雌性约克夏猪建立200℃铝制装置烧伤模型（持续4N压力20秒）。烧伤48小时后行筋膜层清创，将不同浓度iMSCs（5K、10K、20K/cm²）植入Integra®模板覆盖创面。
评估指标
采用Vancouver瘢痕量表评估瘢痕质量，Masson三色染色分析胶原沉积，qPCR检测IL-1β、TNF-α、MMPs等基因表达，免疫组化分析再上皮化过程。
数据可用性
原始数据可通过通讯作者Marc G. Jeschke（marc.jeschke@hhsc.ca）申请获取。
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