炎症性疾病的发生是当今临床医学攻克的重点。M1型巨噬细胞分泌炎症因子产生炎症, 而M2型巨噬细胞分泌抑炎因子抑制炎症的发生。M1型巨噬细胞向M2型极化, 则是从炎症状态转变成抑制炎症发生的状态, 因此研究巨噬细胞向缓解炎症的M2型极化将有利于炎症性疾病的治疗。本研究利用骨髓间充质干细胞(BMSC)培养液处理已被脂多糖(LPS)诱导呈M1型的Raw264.7巨噬细胞, 探究骨髓间充质干细胞培养液(BMSC-CM)对巨噬细胞向M2型极化的影响及其分子机制。提取来源于3周龄C57BL/6鼠的骨髓间充质干细胞; 再收集BMSC-CM处理M1型的Raw264.7巨噬细胞; 半定量PCR检测M1型标记基因[肿瘤坏死因子α(TNF-α)和诱导型一氧化氮合酶(INOS)]和M2型标记基因[精氨酸酶1(ARG-1)和转化生长因子β1(TGF-β1)]mRNA表达以及白介素10(IL-10)mRNA表达水平; Western蛋白质印迹法检测信号传导及转录激活蛋白3(STAT3)和磷酸化STAT3(p-STAT3)的表达。本研究发现,经过BMSC-CM培养后的M1型的Raw264.7巨噬细胞, 其M2型相关指标ARG-1和TGF-β1 mRNA水平明显上升, 并且IL-10 mRNA水平和p-STAT3蛋白水平也明显上升。这些结果说明,骨髓间充质干细胞培养液通过IL-10/STAT3信号通路促进STAT3磷酸化, 诱导巨噬细胞Raw264.7细胞向M2型极化。

巨噬细胞极化在骨修复中起着非常重要的作用。骨修复材料在植入体内后,会引起巨噬细胞的响应,使其向M1/M2极化,从而影响材料的成骨效果。本文制备了掺锶量分别为0%,5%,10%和15%摩尔百分比的锶掺杂微纳米生物活性玻璃(Sr-MNBG),并研究了不同掺锶量的Sr-MNBG对巨噬细胞极化的影响；随后,在此基础上研究了不同掺锶量Sr-MNBG调控的巨噬细胞分泌成分对小鼠骨髓间充质干细胞(mMSCs)向成骨分化的影响；最后,通过体内原位骨缺损修复实验验证了不同掺锶量Sr-MNBG对巨噬细胞极化的调控作用及其体内成骨作用。体外实验结果显示,掺锶量为5%,10%和15%的Sr-MNBG较掺锶量为0%的Sr-MNBG更能促进巨噬细胞向M2极化,其中10%掺锶量的Sr-MNBG具有最强的促巨噬细胞M2极化作用,且10%掺锶量的Sr-MNBG调控的巨噬细胞分泌成分更有利于成骨。体内实验结果表明,不同掺锶量的Sr-MNBG植入到体内后,10%掺锶量的Sr-MNBG周围有更多的M2巨噬细胞浸润,且表现出更好的骨修复效果,与体外实验结果相一致。因此,Sr-MNBG有望作为一种富有前景的免疫调控材料应用于骨修复。

本研究构建急性大鼠脊髓夹伤模型, 并将大鼠随机分为单纯脊髓损伤对照组及脊髓损伤联合弱激光照射组。照射组应用810 nm波长, 150 mW照射功率, 照射光斑0.3 cm2的弱激光对脊髓损伤区进行经皮照射, 连续照射3天, 7天或14天。应用免疫荧光、免疫印迹实验方法, 测定脊髓损伤区巨噬细胞及小胶质细胞的极化表达。应用酶联免疫吸附法测定脊髓损伤区白细胞介素4的表达情况。应用坚牢蓝髓鞘染色测定两组损伤脊髓中髓鞘保留的差异。采用BBB评分对两组大鼠后肢运动功能的恢复进行评估。结果表明, 810 nm弱激光对脊髓损伤区连续照射3天, 7天后, 可显著减少M1型巨噬细胞及其标志物诱导型一氧化氮合酶的表达, 在7天时间增加M2型巨噬细胞及其标志物精氨酸酶1的表达。弱激光照射组白细胞介素4的表达明显增加。损伤后14天, 弱激光照射组脊髓损伤区髓鞘保留面积比值明显提高。损伤后7天及14天时, 弱激光照射组大鼠的BBB评分明显升高。该实验结果表明, 810 nm弱激光经皮照射, 可增加大鼠急性脊髓损伤区M2型巨噬细胞及小胶质细胞的表达, 并减少脊髓损伤后的髓鞘脱失, 促进脊髓损伤大鼠运动功能的恢复。