二、生物电场对表皮细胞发生上皮-间充质转换的影响及其机制

皮肤创面形成后，机体会立即产生以创缘为正极、创面中心为负极的内源性直流电场，该电场在创面修复的全过程中持续存在，作为重要的微环境因素影响角质形成细胞的生物学行为。创面修复过程中，角质形成细胞经过特定的生物学行为，从有极性的静止细胞转变为失去极性的运动细胞，失去上皮样细胞的特点，获得间充质细胞的特点，即发生EMT，启动细胞迁移，该过程是创面修复的基础。

EMT过程的经典事件可作为判断EMT是否发生及其进展程度的标志。E-cadherin表达水平下降和N-cadherin表达增高提示细胞间连接松解，波形蛋白表达增加说明细胞骨架重构，Snail、Slug作为抑制E-cadherin转录的锌指转录因子，也是判断EMT发生的重要标志物。外加直流电场处理可显著增加Snail和Slug的表达，这种升高的趋势在电场处理2小时后即可检测到，且呈时间依赖性；同时波形蛋白表达水平逐渐升高，E-cadherin表达下调和N-cadherin表达增加说明细胞在处理后发生了cadherin转换。这些标志物的变化证明电场处理后角质形成细胞失去其上皮细胞样特征，取而代之的是典型的间充质样细胞特点，说明这些细胞发生了EMT转换。

在正常细胞中，可看到E-cadherin广泛表达于角质形成细胞与细胞之间的连接处，主要分布在胞膜中，形成铺路石样图案，部分细胞的胞质中可见少量阳性表达。电场处理后，细胞中E-cadherin表达明显减少，表现为相同染色条件及拍摄条件下细胞荧光亮度显著减弱，相对强度有统计学差异；胞膜阳性染色也明显减少，不再形成铺路石样的细胞间连接，在部分细胞的胞质中可见少量阳性表达，说明电场处理后细胞间E-cadherin参与的黏附连接减少，上皮特征减少，有利于细胞运动。波形蛋白表达分布的情况也证明了这一点。正常细胞中仅有极弱的红色荧光，电场处理后可见到明亮的荧光，荧光强度明显增加，与对照组相比，相对强度有显著统计学差异。除了亮度的变化之外，表达红色荧光的细胞数目亦有所增多，红色荧光沿细胞长轴分布，粗细不等，参与构成细胞的骨架。上述变化说明电场处理使细胞获得了间充质样细胞的特点，而重组的细胞骨架有利于细胞运动（图5-11）。

EMT的发生使细胞脱离细胞与基底膜、细胞与细胞之间的黏附固定，重构细胞骨架，能够与相邻细胞分离并迁移到其他部位，有利于创面愈合。活细胞工作站观察发现外加直流电场处理角质形成细胞后，单个细胞的运动能力增强，同时可促进单层细胞侧向迁移。电场处理可引起细胞中上皮样标志物表达减少，同时其间充质标志物表达增加，明显促进了单个细胞的运动能力及单层细胞的侧向迁移，证明电场处理使细胞发生了 EMT。PTEN的突变或缺失常见于不同的肿瘤中，并与肿瘤细胞的EMT密切相关，而电场处理后表皮细胞中PTEN蛋白的表达水平下降，加电时间越长，PTEN含量下降越明显。敲减PTEN可进一步促进由电场刺激引起的EMT标志物变化，并促进单个角质形成细胞的运动能力，同时可促进单层细胞侧向迁移。过表达PTEN可逆转电场对EMT的诱导，并抑制单个细胞的运动性和单层细胞的侧向迁移。另外电场可通过PTEN调节mTORC1最终参与电场诱导的 EMT。这些结果证实 PTEN、mTORC1既是细胞感受、转换电信号的分子，亦是EMT过程的重要调节信号（图5-12）。

图5-11　外加直流电场对EMT的影响

DAPI.4，6-联脒-2-苯基吲哚。

图5-12　电场对角质形成细胞EMT的影响及其机制示意图