Differentiation of Rat Dermal Papilla Cells into Fibroblast-Like Cells Induced by Transforming Growth Factor β 1

Abstract

Background:

The origin of wound-healing fibroblasts is still debated. Dermal papilla cells (DPCs), which are an important population of stem cells for the regeneration of hair follicles, play a considerable role in cutaneous wound healing. Based on the plasticity of DPCs in wound healing, we hypothesized that DPCs may contribute to the fibroblast population of wound repair.

Objective:

To explore the possibility of differentiation of DPCs into fibroblasts induced by transforming growth factor β₁ (TGF-β₁).

Methods:

The fourth passage DPCs were treated with TGF-β₁ (10 ng/mL) for 4 days, and a series of methods was used to observe morphologic changes under an inverted phase contrast microscope, to validate the messenger ribonucleic acid expression change in α-smooth muscle actin (α-SMA) and vimentin by quantitative real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction (QRT-PCR), to analyze the expression of α-SMA and vimentin protein by flow cytometry, and to semiquantitatively measure the expression of fibroblast-specific protein 1 (FSP1) by Western blot.

Results:

DPCs treated with TGF-β₁ presented fibroblast-like changes in morphology and immunocytochemistry. The effects of TGF-β₁ on α-SMA and vimentin in DPCs were detected on both the transcriptional and the posttranscriptional levels. The results showed that TGF-β₁ significantly downregulated α-SMA expression and enhanced the expression of vimentin at all times tested. Further study revealed that TGF-β₁ could gradually promote the expression of FSP1 in a time-dependent manner.

Conclusion:

DPCs experienced the changes in molecular marker expression in response to TGF-β₁, which may be a key source of fibroblasts in wound healing.

Contexte:

L'origine des fibroblastes dans la cicatrisation fait encore l'objet de débats. Les cellules des papilles dermiques (CPD), qui constituent une population importante de cellules souches pour la régénération des follicules pileux, jouent un rôle considérable dans la cicatrisation du tissu cutané. Compte tenu de la plasticité des CPD dans la cicatrisation, nous avons émis l'hypothèse selon laquelle les CPD pourraient contribuer à l'accroissement de la population de fibroblastes dans la cicatrisation.

Objectif:

L'étude visait à examiner la possibilité de différenciation des CPD en fibroblastes, provoquée par le facteur de croissance transformant β₁ (TGF-β₁).

Méthodes:

Les CPD ont été traités, au quatrième passage, au TGF-β₁ (10 ng/mL), pendant 4 jours, et nous avons eu recours à la microscopie à contraste de phase inversée pour observer les changements morphologiques; à la réaction en chaîne par polymérase quantitative, en temps réel, après transcription inverse (RCP-TI) pour valider le changement d'expression de l'acide ribonucléique messager de l'actine des muscles lisses alpha (AMC-α) et de la vimentine; à la cytométrie de flux pour analyser l'expression des protéines d'AMC-α et de vimentine; et au buvardage de Western pour obtenir une mesure semiquantitative de l'expression de la protéine 1 spécifique des fibroblastes (PSF1).

Résultats:

Les CPD traités au TGF-β₁ ont subi des changements morphologiques et immunocytochimiques leur conférant un caractère fibroblastoïde. Les effets du TGF-β₁ sur l'AMC-α et la vimentine dans les CPD ont été détectés aux phases transcriptionnelle et posttranscriptionnelle. D'après les résultats obtenus, le TGF-β₁ a sensiblement régulé à la baisse l'expression de l'AMC-α et intensifié l'expression de la vimentine, et ce, à tous les points de vérification dans le temps. Enfin, une étude complémentaire a révélé que le TGF-β₁ pouvait favoriser graduellement l'expression de la PSF1 en fonction du temps.

Conclusion:

Les CPD ont subi des changements tels d'expression de marqueurs moléculaires, en réaction au TGF-β₁, qu'ils pourraient être une source importante de fibroblastes dans la cicatrisation.