植物源外泌体样纳米囊泡刺激成骨细胞、抑制破骨细胞并促进成骨

背景:骨质疏松症易引发病理性骨折且严重影响患者的生活质量,植物源外泌体样纳米囊泡在调节骨质疏松症骨平衡方面发挥着重要作用。目的:综述不同植物源外泌体样纳米囊泡在骨质疏松症治疗中的研究现状与展望。方法:通过计算机在PubMed、Web of Science、中国知网中检索1995年1月至2024年3月发表的相关文献,以“osteoporosis,plant-derived exosome-like nanovesicles,exosomes,osteoblasts,osteoclasts”为英文检索词,以“骨质疏松症,植物源外泌体样纳米囊泡,外泌体,成骨细胞,破骨细胞”为中文检索词,最终纳入53篇文献进行分析。结果与结论:植物源外泌体样纳米囊泡具有生物相容性、低毒性和天然靶向性等优点,这些特性不仅确保了其在体内的稳定存在与有效作用,还避免了不必要的免疫反应,为长期治疗策略的设计奠定了基础。植物源外泌体样纳米囊泡可以通过刺激成骨细胞增殖、抑制破骨细胞分化以及促进成骨-抑制破骨双重作用抗骨质疏松症;此外,部分植物源外泌体样纳米囊泡因具有骨靶向性,未来或将成为新型示踪靶标和治疗方案广泛应用于骨质疏松症治疗过程中。

间充质干细胞分泌组发挥作用的分子机制

背景:大量研究证实间充质干细胞分泌组的治疗有效性与间充质干细胞相当,但对于其发挥作用的机制尚不清楚。目的:总结近年来关于间充质干细胞分泌组的研究进展,探究其发挥治疗作用的分子机制,分析目前面临的问题并展望未来发展方向。方法:以“exosomes,mesenchymal stem cells secrete,extracellular vesicles,mesenchymal stem cells,mechanism”为英文检索词检索PubMed数据库相关文献,排除与文章研究目的无关及重复性文章,同时结合文献追踪的方法,最终纳入符合要求的109篇文献进行综述。结果与结论:(1)间充质干细胞分泌组通过递送遗传物质、免疫调节因子和生长因子等到靶细胞,通过激活靶细胞抗凋亡和促生存途径,调节血管生成,调节纤维化以及调节免疫微环境,促进组织修复和再生。(2)间充质干细胞分泌组在疾病治疗方面的潜力也得到证实,大量研究结果表明,间充质干细胞分泌组可以作为炎症疾病和退行性疾病的新型无细胞替代治疗方法。(3)近年来,经过工程化改造间充质干细胞分泌组发挥的治疗作用更加高效,但是由于间充质干细胞分泌组的异质性以及成分的复杂性,其发挥治疗作用的具体机制尚不清楚。(4)目前,仍需要进一步研究来明确间充质干细胞分泌组发挥治疗作用的关键靶点,并且未来应结合工程化和基因工程技术等,研发出具有创新性的特异型、增强型间充质干细胞分泌组。

外泌体来源非编码RNA对骨关节炎微环境的作用及临床应用进展

背景:骨关节炎是一种常见的关节退行性疾病,其发生发展的病因学机制尚不清楚。早期骨关节炎的及时诊治十分重要,目前尚无确切有效的方法。外泌体来源广泛,其中包含非编码RNA(Non-coding RNAs,ncRNAs),如微小RNAs、环状RNAs和长链非编码RNAs。外泌体ncRNAs可直接从原始细胞递送至邻近或远程细胞,通过细胞间通讯调节细胞活性,在重塑骨关节微环境中具有重要的调控作用。目的:总结外泌体来源ncRNAs对骨关节炎关节内微环境的干预作用,以及在临床应用中取得的进展,阐明其在骨关节炎诊治方面的潜力。方法:以“exosomes,non-coding RNA,osteoarthritis,application,signal pathway,synovial fluid,cartilage cells,cartilage matrix,subchondral bone,mechanism”为检索词在PubMed数据库中进行检索,最终纳入66篇相关文献进行综述分析。结果与结论:①外泌体来源ncRNAs在骨关节炎的发病过程中对关节内微环境具有重要调控作用,主要体现在外泌体ncRNAs调控关节内炎症反应、软骨细胞及软骨基质的退化,软骨下骨重塑和细胞间通讯。②外泌体中的ncRNAs可以作为骨关节炎的生物标志物,帮助骨关节炎的早期诊断和监测疾病进展与预后。③外泌体ncRNAs可作为骨关节炎的治疗靶点,外泌体携带miRNAs递送到关节的软骨细胞及软骨基质,发挥调控作用。④外泌体ncRNAs可以通过调控基因表达、促进细胞间通讯,提高软骨组织工程的效果,修复或再生受损软骨。⑤未来研究者应继续发掘外泌体来源ncRNAs对骨关节炎的干预机制,并可结合最新软骨组织工程的研究成果应用到临床之中,这将有效帮助解决骨关节炎患者的病痛。

人脐带间充质干细胞来源外泌体治疗SD大鼠骨质疏松性股骨骨折

背景:人脐带间充质干细胞来源外泌体已广泛用于骨修复和重建研究,能显著促进成骨和血管生成。目的:探究人脐带间充质干细胞来源外泌体治疗骨质疏松性骨折的机制。方法:采用组织块培养法提取人脐带间充质干细胞及超速离心法提取人脐带间充质干细胞来源外泌体并进行鉴定。30只12周龄雌性SD大鼠随机分为假手术组(6只)和去势组(24只)。去势组采用经典的去势法构建骨质疏松模型,术后12周随机选取去势组6只大鼠与假手术组6只大鼠行Micro-CT及苏木精-伊红染色进行模型验证。验证骨质疏松模型构建成功后,将去势组剩余18只大鼠随机分为3组,均构建骨质疏松性股骨骨折模型,骨折端分别注射PBS(PBS组)、1.5×10^(11)particles/mL(低浓度外泌体组)、3×10^(11)particles/mL(高浓度外泌体组)外泌体。骨折术后4周行影像学及组织学观察评估骨折愈合和骨组织血管生成情况。结果与结论:①大体标本观察:与PBS组相比,外泌体组骨折愈合速度明显增快,骨折端骨痂生成量显著增加;②X射线片评分:外泌体组显著高于PBS组,差异有显著性意义(P<0.05);③Micro-CT三维成像:与PBS组相比,外泌体组骨折愈合加快,骨痂生成量显著增加;外泌体组骨体积分数显著高于PBS组,差异有显著性意义(P<0.01);④苏木精-伊红染色和Masson染色:与PBS组相比,外泌体组有更多的骨小梁生成,有更多的新生骨组织生长;⑤免疫组织化学染色:与PBS组相比,外泌体组骨钙素与CD31的表达更加显著;高浓度外泌体组较低浓度外泌体组新生血管密度更大,骨痂生成量更多,骨折愈合增快,呈现浓度依赖性。结果表明,人脐带间充质干细胞来源外泌体可通过促进血管生成和成骨,最终促进骨质疏松性骨折修复,其机制可能与CD31和骨钙素表达增加有关。

小肠黏膜下层脱细胞基质复合外泌体构建组织工程尿道

背景:小肠黏膜下层脱细胞基质已被临床与基础研究证实可用于尿道的修复重建,但其单独应用时存在宿主细胞生长缓慢、支架血管化不足而成活困难、重建尿道狭窄梗阻等问题,仅适用于较短的尿道狭窄。目的:探讨应用小肠黏膜下层脱细胞基质复合外泌体构建组织工程尿道的可行性。方法:从新西兰大白兔骨髓间充质干细胞中分离提取外泌体;制备猪小肠黏膜下层脱细胞基质,将外泌体负载于小肠黏膜下层脱细胞基质上。将小肠黏膜下层脱细胞基质-外泌体(PKH26染料标记)复合物与脐静脉内皮细胞共培养12 h,观察细胞摄取外泌体情况。选取生长状态良好的脐静脉内皮细胞,分3组培养:空白组常规培养,对照组加入小肠黏膜下层脱细胞基质,实验组加入小肠黏膜下层脱细胞基质-外泌体复合物,通过划痕实验、成管实验、血管生成因子分泌检测评估血管生成情况。取30只新西兰大白兔,建立长段(3 cm)尿道缺损模型,采用随机数字表法分3组干预(n=10):单独材料组植入小肠黏膜下层脱细胞基质,对照组植入小肠黏膜下层脱细胞基质-骨髓间充质干细胞复合物,实验组植入小肠黏膜下层脱细胞基质-外泌体复合物,植入后12周进行尿道造影、尿动力学检查及重建尿道切片病理观察。结果与结论:(1)荧光显微镜下可见小肠黏膜下层脱细胞基质中的外泌体可被脐静脉内皮细胞摄取。(2)与空白组、对照组相比,实验组材料可促进脐静脉内皮细胞的迁移、成血管能力以及成血管因子血管内皮生长因子、肝细胞生长因子、白细胞介素8的分泌(P <0.05)。(3)尿道造影结果显示,单独材料组10只兔均出现尿道狭窄,对照组10只兔中2只出现尿道狭窄,实验组10只兔均未出现尿道狭窄。尿动力检查结果显示,单独材料组兔材料植入后12周的最大尿道压高于术前(P <0.05),对照组、实验组兔植入后12周的最大尿道压均低于空白组(P <0.05)。苏木精-伊红、Masson与免疫组化染色显示,单独材料组可见明显的再生上皮层、少量的皮下平滑肌与血管,以纤维组织增生为主,伴有明显炎性细胞浸润;对照组可见较完整的再生上皮与少量胶原,可见大量的皮下血管与平滑肌,伴有炎性细胞浸润;实验组可见完整的再生上皮层与大量的皮下血管、平滑肌,未见明显炎性细胞浸润,实验组AE1/AE3、ɑ-平滑肌肌动蛋白、CD31阳性表达均高于单独材料组、对照组(P <0.05)。(4)结果表明,小肠黏膜下层脱细胞基质-外泌体组织工程尿道可通过促进血管生成来修复尿道缺损。

不同细胞来源外泌体miRNAs在胃癌进展及诊断和预后中的作用

背景:肿瘤微环境可通过多种途径参与胃癌的发生发展并促进胃癌化疗耐药,其中外泌体miRNAs介导的肿瘤微环境串话可诱导基质重编程,参与肿瘤异质性,并形成有利于肿瘤增殖、迁移、侵袭、免疫逃逸和化疗耐药的微环境。目的:对近年来外泌体miRNAs在胃癌微环境中的作用机制及其在胃癌诊断及预后评估中的应用进展作一综述。方法:以“Exosomal miRNAs,gastric cancer,angiogenesis,apoptosis,proliferation,migration,autophagy,invasion,immune response,chemotherapy resistance,biomarker”为英文检索词和“外泌体miRNAs,胃癌”为中文检索词分别检索PubMed及中国知网数据库。检索时限为2017-2024年。通过阅读文题及摘要进行初步筛选,排除研究内容相关性差及内容重复的文献,最终纳入77篇文献进行归纳探讨。结果与结论:①外泌体作为细胞间信息交流的重要载体,可携带miRNA等多种信息物质,通过激活靶细胞上的细胞表面受体、与受体细胞质膜融合及内吞作用3种途径实现细胞间信号传递。②外泌体miRNAs通过调节胃癌细胞增殖、凋亡、自噬、血管形成、侵袭转移、免疫应答以及耐药性的形成等多种途径,进而在胃癌进展中发挥着重要作用。③miRNA与靶mRNA相互作用及其调控网络广泛存在于肿瘤发生和人类癌症发展中,不同类型外泌体miRNAs对调控胃癌细胞凋亡具有不同的作用,鉴别不同外泌体miRNAs对胃癌细胞凋亡相关蛋白及通路的影响,合理运用其诱导剂或抑制剂可对胃癌细胞凋亡水平进行调控。④不同细胞来源的外泌体miRNAs通过将M1极化型巨噬细胞诱导为M2型,在肿瘤微环境的建立、血管生成、免疫应答及化疗耐药中扮演重要角色。⑤外泌体miRNAs广泛稳定存在于血液及其他体液中,其在胃癌患者中的差异性表达可作为胃癌患者诊断、预后及治疗依据。目前作为生物标志物研究较多的外泌体miRNAs包括miR-379-5p,miR-590-5p,miR-29s和miR-21等,其中miR-590-5p灵敏度与特异性分别为63.7%和86%,其表达水平与胃癌患者总体生存率、浸润深度密切相关。⑥设计外泌体miRNAs模拟物或抑制物,并利用纳米递送载体(如外泌体、脂质体)将其靶向递送至肿瘤部位以恢复miRNAs正常水平,可能是治疗胃癌的一种新策略。⑦虽然外泌体miRNAs在胃癌患者诊疗中具有很大的应用前景,但仍存在一些问题亟待解决,例如外泌体miRNAs的潜在靶点及作用机制尚未完全探讨,其有效性及安全性有待进一步确认;而且外泌体的提取及纯化缺乏标准化规模化制备流程等。

术后腹腔粘连形成机制及间充质干细胞外泌体的治疗前景

背景:术后腹腔粘连的形成是一个复杂的过程,预防术后粘连是临床上亟待解决的问题。目的:旨在从细胞及分子水平分析粘连的发生机制,为间充质干细胞外泌体预防和治疗粘连提供理论依据。方法:以“腹腔粘连,盆腔粘连,术后粘连,上皮间充质转化,间充质干细胞,干细胞外泌体,间充质干细胞外泌体”为中文检索词,以“Abdominal adhesion,pelvic adhesion,postoperative adhesion,epithelial mesenchymal transformation,mesenchymal stem cell,stem cell exosomes,mesenchymal stem cell exosomes”为英文检索词,检索PubMed、中国知网和中国生物医学文献数据库,筛选各数据库建库至2023年8月发表的术后腹腔粘连及间充质干细胞外泌体干预研究的相关文章,并进行系统的整理分析,最终纳入54篇文献进行综述。结果与结论:(1)任何腹膜炎症、机械损伤、组织缺血和异物植入等病理因素均可引起腹膜表面的损伤,引起术后腹腔粘连;腹腔粘连的形成过程包括腹膜间皮细胞修复、炎性反应、纤溶系统及凝血途径等过程的相互作用,涉及多种细胞因子及信号通路,包括Wnt/β-catenin通路能诱导纤维化和血管生成,并与转化生长因子β/Smads信号通路相互协同,能刺激成纤维细胞增殖,引起腹膜纤维化;同时,核转录因子kB信号通路上调细胞炎症因子的表达,促进成纤维细胞增生,组织纤维化的过程中发挥关键作用。(2)干细胞的旁分泌功能是目前以再生医学为基础的分子干预腹腔粘连的重要方向,可以参与作用于腹腔粘连中的多种复杂细胞因子及信号通路。(3)相对于传统治疗腹腔粘连的方法,间充质干细胞外泌体具有生物活性、使用安全、无需特殊培养和扩增、更低的免疫原性及较长的稳定性等优势,能通过多种途径引导一种正常的修复和愈合。(4)间充质干细胞外泌体在以往研究中均被证明可以参与调节粘连形成的上述各过程,在临床研究中显示出潜在的应用前景,但需要进一步临床研究以探索适当的间充质干细胞外泌体治疗方案,来解决临床转化的问题。

工程化间充质干细胞来源外泌体在靶向递送抗肿瘤药物中的应用与问题

背景:间充质干细胞来源外泌体具有免疫原性低且肿瘤归巢能力强等优点,在靶向递送药物方面备受关注。但外泌体在到达靶细胞前易被体内循环迅速清除,此外,由于外泌体表面性质和摄取机制复杂,其靶向性并不十分明显,需要一定的工程化策略提高递送效率。目的:通过综述间充质干细胞来源外泌体工程化修饰的不同策略,了解提高外泌体递送效率的相关机制、临床前应用和面临的问题,为进一步临床应用提供理论依据。方法:检索中国知网、维普、万方、PubMed数据库从建库至2024年的相关文献,检索词为“间充质干细胞,外泌体,工程化外泌体,靶向递送,抗肿瘤药物”和“mesenchymal stem cells,exosomes,engineered exosomes,targeted delivery,antineoplastic agents”,筛选工程化间充质干细胞来源外泌体靶向递送抗肿瘤药物的文献,共计纳入85篇文献进行综述分析。结果与结论:(1)间充质干细胞来源外泌体的工程化修饰复杂多样,可通过显著增强外泌体对器官或组织靶向能力,增加血液循环中停留时间,以及降低外泌体中促肿瘤分子的表达,以此达到提高外泌体递送效率的效果;(2)间充质干细胞外泌体在目前的抗肿瘤治疗研究中递送传统和新型药物具有巨大前景;(3)当前仍然存在一些安全问题不能将其转化在临床中,未来的研究将进一步改进和深入研究递送机制,有望开发出更为高效和安全的治疗策略。

不同干细胞来源外泌体及其携非编码RNA诊疗骨性关节炎

背景:外泌体可在骨性关节炎患者滑液和血浆中检测出来,其水平随着骨性关节炎的进展而不断变化,并且可以对骨性关节炎的局部炎症、软骨钙化和关节退化起缓解作用。目的:旨在全面了解不同干细胞来源外泌体在骨性关节炎诊疗中的作用和机制,并提出了外泌体治疗骨性关节炎的前景和挑战。方法:检索PubMed及中国知网数据库,英文检索词为“exosomes,osteoarthritis,mesenchymal stem cells,stem cells”,中文检索词为“外泌体,骨性关节炎,间充质干细胞,干细胞”,对2003年10月至2023年10月发表的文献进行检索,最终纳入99篇文献进行综述。结果与结论:外泌体的出现给骨性关节炎的诊断和治疗带来了希望。外泌体内含RNA、蛋白质及脂类的差异能够作为骨性关节炎的生物标志物用于诊断。同时,来自不同干细胞的外泌体均能够有效保护软骨细胞、缓解炎症、维持软骨基质代谢以及调节血管生成和软骨下骨重塑,表现出治疗骨性关节炎的优秀潜力。工程化外泌体则突破传统局限,通过调节特定非编码RNA表达增强治疗特异性与效率,为骨性关节炎的治疗提供新策略。

奶牛泌乳曲线在牧场中的应用分析

母牛产犊后开始进入泌乳周期,一般可将奶牛的泌乳周期分为泌乳初期、泌乳高峰期和泌乳中后期。泌乳初期为日产奶量逐渐上升的阶段,泌乳高峰期为整个泌乳阶段日产奶量最高的时期,泌乳中后期为日产奶量逐渐下降的阶段。通过记录牧场泌乳牛群的日产乳量,绘制出实际泌乳曲线,然后与标准泌乳曲线相比较,可以反映出泌乳牛群的泌乳性能是否存在异常,进而分析出牧场存在的饲养、管理、繁殖等问题。本文通过介绍奶牛标准泌乳曲线、奶牛泌乳曲线的绘制以及如何运用泌乳曲线指导生产管理,以期为牧场管理者提供参考。

携载microRNA-140外泌体/海藻酸钠/胶原水凝胶修复关节软骨损伤

背景:研究已证实,上调microRNA-140表达可部分抑制膝关节软骨组织与细胞的骨关节炎样改变,延缓骨关节炎进程,提示microRNA-140参与了骨关节炎的发病机制。目的:采用海藻酸钠/胶原水凝胶负载过表达microRNA-140的外泌体,进一步分析microRNA-140参与骨关节炎的相关机制。方法:利用慢病毒感染大鼠骨髓间充质干细胞使其过表达microRNA-140,随后分离提取外泌体,得到过表达microRNA-140的外泌体。制备负载外泌体的海藻酸钠/胶原水凝胶。采用随机数字表法将32只SD大鼠随机分为4组,每组8只:正常对照组不进行任何处理,骨关节炎组、未转染外泌体组、转染外泌体组均通过膝关节腔内注射碘乙酸钠的方式建立骨关节炎模型,造模2周后,骨关节炎组膝关节腔内注射PBS,未转染外泌体组、转染外泌体组膝关节腔内分别注射负载未过表达microRNA-140与过表达microRNA-140外泌体的海藻酸钠/胶原水凝胶。造模后第6周,检测大鼠机械刺激缩足反应阈值、滑膜液炎症因子浓度、软骨相关基因表达、膝关节软骨组织的组织学变化与焦亡相关蛋白表达。结果与结论:①与正常对照组比较,骨关节炎组机械刺激缩足反应阈值、Ⅱ型胶原及SOX9 mRNA表达、Ⅱ型胶原免疫荧光强度均减少(P<0.05),滑膜液中促炎症因子水平增加(P<0.05),基质金属蛋白酶13、血小板反应蛋白解整合素金属肽酶5(ADAMTS5)mRNA表达增加(P<0.05),NLRP3、ASC、GSDMD p30、caspase-1 p20、白细胞介素1β、白细胞介素18蛋白表达均增加(P<0.05),GSDMD、cleaved caspase-1免疫荧光强度增强(P<0.05),软骨组织损伤严重。②与骨关节炎组比较,两外泌体组机械刺激缩足反应阈值、Ⅱ型胶原及SOX9 mRNA表达、Ⅱ型胶原免疫荧光强度均增加(P<0.05),滑膜液中促炎症因子水平减少(P<0.05),基质金属蛋白酶13 mRNA表达减少(P<0.05),NLRP3、ASC、GSDMD p30、caspase-1 p20、白细胞介素1β、白细胞介素18的蛋白表达均减少(P<0.05),GSDMD、cleaved caspase-1的免疫荧光强度减弱(P<0.05),软骨组织损伤减轻(P<0.05),并且转染外泌体组的作用更强。③结果表明,microRNA-140可通过抑制炎症、维持软骨稳态、抑制软骨焦亡来减轻骨关节炎大鼠的疼痛反应,降低软骨损伤,发挥骨关节炎治疗作用。

加味逍遥散通过外泌体miRNA途径发挥抗肝癌作用

背景:在课题组先前研究中发现加味逍遥散具有明显的抗肝癌作用,但具体作用机制不明。目的:基于高通量测序结合生物信息学,探讨加味逍遥散对二乙基亚硝胺慢性诱导的原发性肝癌模型大鼠血浆外泌体miRNA水平的调节作用。方法:将SD大鼠随机分为空白对照组、肝癌模型组、加味逍遥散组。以二乙基亚硝胺持续给药12周诱导肝癌模型,从第17周开始,加味逍遥散组大鼠给予加味逍遥散灌服,每日1次,直至第20周末停药,空白对照组和肝癌模型组大鼠给予等量生理盐水灌胃,通过检测大鼠肝组织的形态结构、肝癌标志物Glypican-3蛋白和血清甲胎蛋白表达验证抗肝癌效应。使用超速离心法分离提取各组大鼠血浆外泌体,利用高通量测序技术筛选出大鼠血浆外泌体中差异表达的miRNA,生物信息学预测加味逍遥散通过肝癌血浆来源外泌体miRNA发挥抗肝癌作用的潜在生物标志物,并进行功能分析。结果与结论:①加味逍遥散对肝癌模型大鼠肝组织的形态结构有显著改善作用,与肝癌模型组相比,加味逍遥散组肝癌标志物Glypican-3蛋白和血清甲胎蛋白的表达均显著降低;②生物信息学分析显示,加味逍遥散组对肝癌模型组上调的miR-223-3p与基因E2F1、NCOA1存在靶向结合位点,并且与肝癌生存率及预后密切相关。由此可见,加味逍遥散对肝癌有治疗作用,可能是通过肝癌血浆来源外泌体miR-223-3p靶向负调控NCOA1/E2F1进而发挥抗肝癌效应。

人脐带间充质干细胞来源外泌体抗小鼠肾缺血再灌注损伤的机制

背景:人脐带间充质干细胞来源外泌体参与多种损伤修复过程,其对肾缺血再灌注损伤的影响以及具体机制还没有完全阐明。目的:探讨人脐带间充质干细胞来源外泌体治疗肾缺血再灌注损伤的分子机制。方法:①培养人脐带间充质干细胞,使用外泌体提取试剂盒获取外泌体并鉴定;②采用活体荧光成像技术检测外泌体在肾缺血再灌注损伤小鼠肾脏中的分布;③C57/BL6雄性小鼠30只,按随机数字表法分为5组:假手术组、肾缺血再灌注组、假手术组+Compound C组、肾缺血再灌注+外泌体组、肾缺血再灌注+外泌体+Compound C组,每组6只。除假手术组外,其余组均夹闭双侧肾蒂45 min,再灌注24 h建立肾缺血再灌注小鼠模型;假手术组+Compound C组和外泌体+Compound C组于造模前30 min腹腔注射AMPK抑制剂Compound C;外泌体组和外泌体+Compound C组在肾蒂夹闭前15 min经尾静脉注射外泌体。再灌注24 h检测各组小鼠血清肌酐和尿素氮水平、肾组织白细胞介素6和肿瘤坏死因子α水平、肾组织凋亡相关因子的表达。结果与结论:①人脐带间充质干细胞外泌体具有典型的茶托形态,直径分布在40-160 nm范围内,表达外泌体表面特异性标志膜蛋白;②与假手术组相比,肾缺血再灌注损伤小鼠肾脏更易聚集人脐带间充质干细胞外泌体;③外泌体预处理可减轻肾缺血再灌注小鼠肾损伤,降低肾小管上皮细胞凋亡水平,并且这种保护作用可被AMPK抑制剂所逆转。结果表明,人脐带间充质干细胞来源外泌体发挥肾缺血再灌注损伤的保护作用可能与激活AMPK/YAP1通路抗细胞凋亡有关。

M2型巨噬细胞衍生外泌体促进小胶质细胞M2型极化

背景:目前对于M2型巨噬细胞衍生外泌体的研究多集中于促进伤口愈合及成骨细胞的增殖和分化,而很少有研究关注其对小胶质细胞表型的调控作用。目的:探讨M2型巨噬细胞衍生外泌体对于小胶质细胞的表型调控作用及分子机制。方法:①提取骨髓原代巨噬细胞,用50 ng/m L白细胞介素4刺激巨噬细胞24 h促进巨噬细胞M2型极化,流式细胞术和细胞免疫荧光鉴定M2型巨噬细胞标志物CD206;②提取和鉴定M2型巨噬细胞衍生外泌体;③将小胶质细胞BV2随机分为3组:对照组、脂多糖组、治疗组,对照组不做处理,脂多糖组加入500 ng/m L脂多糖干预24 h,治疗组同时加入500 ng/m L脂多糖和25μg/m L M2型巨噬细胞衍生外泌体干预24 h,ELISA检测培养上清中肿瘤坏死因子α和白细胞介素10的分泌量,q RT-PCR检测细胞中诱导型一氧化氮合酶、精氨酸酶1、白细胞介素1β和白细胞介素10的m RNA表达,Western blot检测诱导型一氧化氮合酶、精氨酸酶1的蛋白表达以及核因子κB信号通路相关蛋白表达。结果与结论:①ELISA结果显示,与对照组相比,脂多糖组肿瘤坏死因子α分泌明显增多;与脂多糖组相比,治疗组肿瘤坏死因子α的分泌减少而白细胞介素10的分泌增多;②q RT-PCR结果显示,与对照组相比,脂多糖组白细胞介素1β、诱导型一氧化氮合酶m RNA表达升高;与脂多糖组相比,治疗组白细胞介素1β、诱导型一氧化氮合酶m RNA表达降低,白细胞介素10、精氨酸酶1 m RNA表达升高;③Western blot结果显示,与对照组相比,脂多糖组诱导型一氧化氮合酶蛋白表达升高;与脂多糖组相比,治疗组诱导型一氧化氮合酶蛋白表达降低,而精氨酸酶1蛋白表达升高;(4)与对照组相比,脂多糖组核因子κB信号通路中P65、p-IκB-α蛋白表达降低;与脂多糖组相比,治疗组P65、p-IκB-α蛋白表达升高。结果表明:M2型巨噬细胞衍生外泌体可以显著抑制脂多糖诱导小胶质细胞的炎症反应,促进抗炎因子白细胞介素10的表达,抑制促炎因子肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β的表达,促进小胶质细胞表型由M1型向M2型极化,其机制可能与M2型巨噬细胞衍生外泌体抑制核因子κB信号通路激活有关。

外泌体miRNA治疗多发性骨髓瘤的作用与机制

背景:多发性骨髓瘤是最常见的血液恶性肿瘤之一,具有难治疗、易复发、易耐药的特点,至今仍无法治愈。外泌体的内源性转运系统通过影响细胞间功能成分的交换而发挥通讯作用,其中miRNA因尺寸微小更容易被包装在外泌体内,故影响细胞功能的途径多、范围广。目的:归纳并总结多发性骨髓瘤中外泌体miRNA发挥作用的机制,提出潜在靶点。方法:以“multiple myeloma,bone marrow mesenchyml stem cell,fibroblasts,peripheral blood,complication,progression,drug resistance,exosomal miRNA”为英文关键检索词,检索PubMed数据库的相关文献。文献检索时限为数据库建库至2024年6月。通过阅读文题和摘要进行初筛,排除无关或内容重复或无参考意义的文献,最后纳入81篇文献进行综述。结果与结论:①多发性骨髓瘤细胞通过各种miRNA介导的外泌体调节成骨和破骨功能平衡参与多发性骨髓瘤骨病变、调控红细胞钙离子外排通道参与高钙血症的发生、促进肾上皮-间充质转化引发肾纤维化和肾功能不全、上调骨髓来源的单核抑制细胞促进免疫微环境的抑制;此外,多发性骨髓瘤细胞外泌体miRNA还参与了免疫治疗耐药的发生和发展以及血管生成、细胞增殖及细胞衰老等病理过程。②骨髓间充质干细胞和肿瘤相关成纤维细胞均可通过外泌体miRNA影响多发性骨髓瘤细胞的增殖、转移和凋亡,干预血管生成,调控化疗药物的耐药性。③外周血循环外泌体miRNA作为前沿的无创生物标志物,可发挥判断多发性骨髓瘤病程分期和进展,预测患者生存及预后,评估药物敏感性和耐药性等关键作用。④多发性骨髓瘤外泌体长链非编码RNA、环状RNA、miRNA及mRNA,靶基因多种研究因素可形成不同的组合,灵活地构建新型生物轴和生物分子网络,符合整体医学的发展理念。⑤外泌体miRNA作为预测生物标志物及新药研发的治疗靶点具有巨大的发展潜力,如何最大程度利用外泌体miRNA,如何加快相关科研结果的临床转化值得未来进一步研究。

工程化外泌体靶向递送药物的抗肿瘤效应

背景:当前治疗肿瘤的药物主要以化学药为主,但存在着耐药和不良反应等问题。外泌体药物递送系统不仅避免了人工合成纳米颗粒药物的毒性,而且增加了药物的生物利用度和生物相容性。通过生物、物理和化学方法对外泌体进行修饰进而打造成一种新型的纳米载药平台。目的:对外泌体药物递送系统的构建策略和在肿瘤疾病中的应用现状以及当前所面临的各种挑战进行了综述。方法:以“Exosomal,tumor,microvesicle,extracellular vesicles,engineered,therapeutics,characterization,isolation,drug delivery,targeting,modification strategies,physics,chemistry,biology”为英文检索词和“外泌体,药物递送,肿瘤”为中文检索词检索PubMed及中国知网数据库,最终纳入了132篇文献进行深入地归纳和探讨。结果与结论:①外泌体提取的技术手段,包括超速离心法、过滤法和试剂盒提取等,这些方法虽然能够高效地分离出外泌体,但是过程繁琐并且耗时较长,无法实现外泌体的大规模提取。②工程化外泌体主要分为4类:基因编辑工程化,通过基因改造提升功能;内源性工程化,利用炎症因子等预处理增强药物递送;外源性工程化,直接在外泌体中封装药物;混合型工程化,结合外泌体与脂质纳米颗粒形成新颗粒。目前部分工程化外泌体已进入癌症治疗的临床试验阶段,但多处于早期阶段。相比较而言,基因工程化外泌体因高靶向性和定制化潜力,被视为未来药物递送的重要方向。③实现工程化外泌体的临床转化还有诸多限制,在技术方面,大规模生产、纯化及载药效率等技术难题亟待解决;在生产方面,高昂成本及批次稳定性问题影响普及;在安全性方面,免疫原性及潜在毒性需全面评估;此外,监管政策的不完善及审批流程的复杂性也构成其临床转化的障碍。④未来需通过技术创新、成本控制、安全性提升及政策完善等多方面努力,推动工程化外泌体的临床转化进程。

调整细胞培养条件提高间充质干细胞外泌体治疗骨关节炎的潜能

背景:间充质干细胞外泌体有望发展成为治疗骨关节炎的无细胞疗法,而通过调整细胞培养条件,可以进一步提高其治疗活性和临床转化潜能。目的:综述分析细胞培养条件对外泌体活性的影响,分析其临床转化潜力。方法:查阅国内外有关骨关节炎/软骨损伤修复与间充质干细胞来源外泌体的文献。检索词分别为“外泌体,间充质干细胞,骨关节炎,软骨修复”和“exosomes,extracellular vesicles,mesenchymal stem cells,osteoarthritis,cartilage repair”,检索数据库分别为PubMed和中国知网数据库,检索时限为2010-2023年,最后纳入100篇文献进行总结和分析。结果与结论:(1)在间充质干细胞的培养过程中,提供有利于软骨细胞生长的物理环境,或添加软骨保护小分子、成软骨诱导因子和炎症因子等刺激细胞,可以进一步提高间充质干细胞外泌体在维持软骨细胞表型、促进软骨再生和免疫抑制等方面的调控活性;因此,其他具有相似特征的物理或化学因素,也有可能提升间充质干细胞外泌体治疗骨关节炎的疗效。(2)低氧诱导、脉冲电磁场刺激、生物反应器及软骨保护分子(如人甲状旁腺素1-34)刺激等细胞培养方案具有安全、可规模化生产等优点,可用于制备临床用途的、疗效好的间充质干细胞外泌体。(3)间充质干细胞外泌体有望实现骨关节炎的修正治疗,通过调整细胞培养方案提升治疗活性,可进一步提高其临床转化的可行性。

脑衰老与外泌体研究进程及现状的文献计量学分析

背景:近年来随着生物医学的快速发展,脑衰老和外泌体的研究受到越来越多的关注,但目前还没有文献对该领域进行文献计量学分析。目的:客观分析近15年国内外关于脑衰老和外泌体的相关文献,总结梳理该领域的研究现状、热点和发展趋势。方法:以Web of Science的核心数据库为检索平台,下载了从建库至2022-12-28发表的有关脑衰老和外泌体的文献,使用CiteSpace 6.1.R6可视化软件从国家、机构、作者、关键词、共被引文献等方面对数据进行分析。结果与结论:共纳入1045篇研究文献,国内外关于脑衰老和外泌体研究的发文量呈逐年增长趋势,美国以发文量429篇居于首位,中国以发文量277篇位居第二。美国路易斯安那州立大学以发文量16篇位居第一。路易斯安那州立大学的Lukiw,Walter J教授是发文量最大的作者,麻省理工学院Bartel DP教授是被引用最多的作者。产量最高的期刊是《International Journal of Molecular Sciences》。阿尔茨海默病、microRNA、基因表达、细胞外囊泡、外泌体、氧化应激和生物标志物等是最相关的术语。根据对热门话题的研究,生物标志物已成为一个新的研究热点。以上结果表明,近15年来脑衰老和外泌体的研究呈逐渐上升趋势,研究方向由最初探究与脑衰老相关的中枢神经系统疾病miRNA的表达,已逐渐转向为寻找能成为识别和诊断神经退行性疾病的生物标志物,基于外泌体miRNA的方法已经成为中枢神经系统疾病有希望的治疗策略。

大鼠脂肪间充质干细胞及其外泌体的蛋白组学对比分析

背景:从蛋白组学方面分析脂肪间充质干细胞及其来源外泌体促进组织修复的研究较多,但缺少二者之间的蛋白组学对比分析。目的:对脂肪间充质干细胞及其外泌体进行蛋白组学分析。方法:分离培养大鼠脂肪间充质干细胞,从细胞上清液中提取外泌体并进行鉴定;运用DIA蛋白组学分析大鼠脂肪间充质干细胞及其外泌体差异表达蛋白,对差异表达蛋白进行GO和KEGG分析。结果与结论:①脂肪间充质干细胞以长梭形为主,类似成纤维样;②经BCA法测定外泌体悬液的蛋白质量浓度为7.66 mg/mL;③外泌体呈典型的茶杯型,可见双层膜的囊泡结构,中央为低电子密度成分,外泌体粒径分布峰值为112.2 nm,浓度为7.5×10^(11)粒子/mL,平均直径在70-140 nm之间;④外泌体有表面标记蛋白CD9、TSG101高表达;⑤GO分析脂肪间充质干细胞及其外泌体的差异表达蛋白主要集中在细胞外基质和突触等位置,与离子结合和核糖体的结合能力相关,在细胞黏附和翻译过程中最为显著;⑥KEGG通路分析结果显示,差异表达蛋白主要参与细胞外基质受体交互、核糖体和细胞因子受体相互作用等,并且与胆固醇和甲状腺等多种代谢性疾病有关。

骨髓间充质干细胞来源的外泌体抑制地塞米松诱导的C2C12肌管萎缩

目的研究骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)来源的外泌体(exsomes,EXOs)对地塞米松(dexamethasone,DEX)诱导的C2C12肌管萎缩的影响。方法(1)分离提取培养C57BL/6J小鼠BMSCs。(2)提取并鉴定BMSCs-EXOs。(3)C2C12细胞成肌分化。(4)将肌管细胞分为对照组(Control,2%马血清培养基培养48 h)、地塞米松组(DEX、浓度为10μmol·L^(-1)的DEX干预肌管48 h)、外泌体组(EXOs、外泌体干预肌管48 h)、外泌体抑制剂组(GW4869、10μmol的GW4869干预BMSCs后提取的外泌体干预肌管48 h)。48 h后测量各组肌管直径,CCK-8法检测各组细胞活力,Western blot检测各组肌肉萎缩及成肌分化相关蛋白的表达量。结果BMSCs呈长梭形,BMSCs-EXOs在透射电镜下为圆形的双层膜结构,直径约200 nm,且高表达CD9、CD63和CD81。相比于Control组,DEX组细胞活性降低(P<0.01),肌管细胞直径减少(P<0.01),atrogin-1(P<0.05)和MuRF-1(P<0.01)的表达明显上调,MYOD(P<0.01)蛋白表达降低;相比于DEX组,BMSCs-EXOs组细胞活性升高(P<0.01),肌管细胞直径增加(P<0.01),atrogin-1(P<0.05)和MuRF-1(P<0.01)的表达明显下调,MYOD(P<0.01)蛋白表达升高;相比于BMSCs-EXOs组,BMSCs-EXOs(GW4869)组细胞活性降低(P<0.05),肌管细胞直径减少(P<0.01),atrogin-1(P<0.05)和MuRF-1(P<0.05)的表达上调,MYOD(P<0.01)蛋白表达降低。结论骨髓间充质干细胞来源的外泌体(BMSCs-EXOs)可抑制地塞米松诱导的C2C12肌管萎缩。