人皮肤成纤维细胞（HSF）

人皮肤成纤维细胞（HSF）

一. 细胞起源

1.胚胎起源：HSF起源于胚胎中胚层，在皮肤发育过程中迁移至真皮层，形成不同功能亚群[1]。

2.成体来源：主要分布于真皮乳头层（浅层）、网状层（深层）及毛囊周围，不同解剖位置的HSF具有功能异质性[2]。单细胞转录组研究证实，成人皮肤至少存在3种亚群：乳头层成纤维细胞、网状层成纤维细胞和毛囊相关成纤维细胞[3]。

二. 生物学特性

1.形态与表型：典型纺锤形或多角扁平状[4]，表达波形蛋白（Vimentin）和Ⅰ/Ⅲ型胶原[2]。

2.功能异质性：

乳头层HSF：参与表皮-真皮信号交流，维持皮肤屏障[2]。

网状层HSF：主导胶原纤维合成，与机械强度相关[2]。

毛囊HSF：调控毛囊发育与周期[5]。

3.分泌功能：分泌胶原VI（与肌细胞相互作用）[6]、肝细胞生长因子（HGF，促进上皮修复）[7]及基质金属蛋白酶（MMPs，参与ECM重塑）[8]。

4.应激响应：紫外线（UVA/UVB）诱导氧化损伤和光老化，表现为活性氧（ROS）积累、胶原降解[9][10][8]；辐射导致DNA损伤和凋亡[11]。

三. 培养与储存

1.原代培养：从包皮或皮肤活检组织分离，使用含胎牛血清（FBS）的DMEM培养基[12]。

2.冻存方法：

细胞悬液（4×10?/ml）加入冻存液（90% FCS + 10% DMSO）[12]。

程序降温：-80°C过夜后转移至液氮长期保存[12]。

3.辐照处理：研究用HSF可经45 Gy辐照后作为饲养层[12]。

四. 研究应用领域

1.皮肤组织工程：

3D皮肤等效物：与角质形成细胞共培养构建全层皮肤模型[7]。

生物打印：与HaCaT、HUVEC共混GelMA水凝胶，打印具有表皮-真皮结构的类器官，加速伤口修复[13]。

2.疾病模型：

光老化：UVA/UVB诱导ROS-MMP1通路激活，模拟皮肤光损伤[9][8]。

瘢痕修复：研究药物（如MD-CPT纳米乳）抑制瘢痕疙瘩HSF增殖[14]。

3.药物筛选：

天然产物（如葛根素、珍珠水解物）通过调控Nrf2/MAPK通路抑制光老化[10][8]。

复合多糖（铁皮石斛+褐藻+灵芝+竹荪）较单一多糖更显著提升HSF抗氧化能力[15]。

五. 近五年研究进展（2020–2025）

1.生物材料创新：

10% GelMA水凝胶优化3D打印皮肤类器官，裸鼠移植后愈合效率提升40%[13]。

外泌体疗法：HUVEC来源外泌体促进HSF迁移与增殖，加速糖尿病创面愈合[4]。

2.分子机制深化：

单细胞测序揭示HSF亚群在银屑病、硬皮病等疾病中的特异性基因表达[3]。

UVA诱导微囊泡（MVs）介导"旁观者效应"，扩大光损伤范围[9]。

3.天然产物应用：

小麦胚芽油衍生的微生物PUFAs（多不饱和脂肪酸）显著促进HSF伤口愈合[16]。

六. 局限性与克服策略

1.局限性：

体外培养易丧失异质性[2]，长期传代致功能退化[1]。

疾病模型无法完全模拟体内微环境[3]。

2.克服方法：

单细胞分选：分离特定亚群保留功能特异性[3]。

共培养体系：与角质形成细胞/内皮细胞共培养维持稳态[7][13]。

新型载体：透明质酸纳米乳（HA-GMS）提升药物透皮效率[14]。

七. 总结与展望

HSF作为皮肤核心细胞，其异质性和可塑性为组织工程与再生医学提供关键支持。未来需结合单细胞多组学、类器官与人工智能，进一步解析亚群功能；开发仿生材料（如智能响应水凝胶）优化递药系统；探索HSF在免疫调节与毛囊再生中的作用，推动临床转化[5][13]。

参考文献

1. Dermal fibroblast in cutaneous development and healing. Atit R, et al. Wiley Interdiscip Rev Dev Biol. 2018;7(2):e306. [PMID: 29159917]

2. Fibroblast heterogeneity: more than skin deep. Sorrell JM, et al. J Cell Sci. 2004;117(Pt 5):667-674. [PMID: 14754905]

3. Single-Cell and Spatial Transcriptomic Analysis of Human Skin Delineates Intercellular Communication and Pathogenic Cells. Thrane K, et al. J Invest Dermatol. 2023;143(5):812-822. [PMID: 36731643]

4. 易佳荣, 等.人脐静脉内皮细胞外泌体对糖尿病兔创面愈合的作用及其机制. 中华烧伤杂志. 2022;38(11):1041-1058. PMID: 36382419.

5. Biofabrication of Human Skin with Its Appendages. Hosseini M, et al. Adv Healthc Mater. 2022;11(17):e2201375. [PMID: 35979716]

6. Muscle Interstitial Fibroblasts Are the Main Source of Collagen VI Synthesis in Skeletal Muscle. Zou Y, et al. J Neuropathol Exp Neurol. 2008;67(2):114-123. [PMID: 18219254]

7.  Fibroblasts derived from human embryonic stem cells direct development and repair of 3D human skin equivalents. Shamis Y, et al. Stem Cell Res Ther. 2011;2(1):10.[ PMID: 21371317]

8. Inhibitory Effect of Seawater Pearl Hydrolysate on UVA-Induced Photoaging of Human Skin Fibroblasts. Han S, et al. Mar Drugs. 2022;20(7):457. [PMID: 35877740]

9. 刘娟. 微囊泡在介导急性中长波紫外线辐射“旁观者效应”中的作用. 中国皮肤性病学杂志. 2016;30(5):449-4510.

10. Puerarin Reduces Oxidative Damage and Photoaging Caused by UVA Radiation in Human Fibroblasts by Regulating Nrf2 and MAPK Signaling Pathways. Mo Q, et al. Oxid Med Cell Longev. 2022;2022:1267880. [PMID: 36388198]

11. Radiation response and regulation of apoptosis induced by a combination of TRAIL and CHX in cells lacking mitochondrial DNA: a role for NF-κB-STAT3-directed gene expression. Ivanov VN, et al. Exp Cell Res. 2011 Jul 1;317(11):1548-66. [PMID: 21440540]

12. A protocol describing the genetic correction of somatic human cells and subsequent generation of iPS cells. Raya á, et al.  Nat Protoc. 2010;5(4):647-660. [PMID: 20360763]

13.  3-D bioprinted human-derived skin organoids accelerate full-thickness skin defects repair. Zhang T, et al. Bioact Mater. 2024 Sep 4;42:257-269. doi: 10.1016/j.bioactmat.2024.08.036. [MID: 39285913]

14. 高媛媛, 等. 载MD-CPT透明质酸纳米微乳经皮给药作用于瘢痕修复的研究. 中国药学杂志. 2014;49(4):294-298.

15. 杨凯业, 等. 复合多糖抑制紫外线诱导皮肤细胞的光老化. 中国组织工程研究. 2019;23(43):6922-6929.

16.  Exploitation of wheat germ for the production of wheat germ oil and microbial PUFAs and their potential application as wound healing agents for Human Skin Fibroblast cell line. Nooman MU, et al. Sci Rep. 2023;13(1):1265. [PMID: 36658176]