MiR-199a修饰的间充质干细胞来源外泌体通过Akt/HIF-1α/DRP1轴促进缺糖缺氧/复糖复氧模型心肌细胞H9c2线粒体修复

目的 探讨miR-199a修饰的间充质干细胞(MSCs)来源的外泌体修复缺糖缺氧/复糖复氧模型心肌细胞H9c2线粒体的作用机制。方法体外培养MSCs,转染miR-199a mimics或miR-NC, 48~72 h后收集外泌体,实时荧光定量PCR(qRT-PCR)法检测外泌体的miR-199a水平。将H9c2细胞分为对照组、模型组、miR-199a修饰外泌体(Exos^(mimic),终质量浓度50μg·mL^(-1))组、miRNA阴性对照修饰外泌体(Exos^(NC),终质量浓度50μg·mL^(-1))组和miR-199a修饰外泌体+蛋白激酶B(Akt)抑制剂(Exos^(mimic)+MK2206 10μg·mL^(-1))组,除对照组外,制备缺糖缺氧/复糖复氧模型。应用CCK-8法检测各组细胞存活率,酶标仪检测各组细胞三磷酸腺苷(ATP)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)水平以及上清液8-羟基脱氧尿苷(8-OHdG)、乳酸脱氢酶(LDH)水平;共聚焦显微镜检测各组线粒体膜电位(ΔΨm)和线粒体动力学变化;Western blotting法检测各组缺氧诱导因子1α(HIF-1α)和线粒体动力相关蛋白1(DRP1)蛋白表达变化。结果 与对照组比较,Exos^(mimic)中miR-199a表达水平明显升高(P<0.05),提取的外泌体直径平均为109.3 nm,浓度为1×10^(6)颗粒·mL^(-1)。与对照组比较,模型组细胞存活率和ATP、SOD、ΔΨm水平显著下降,LDH、MDA、8-OHdG水平和HIF-1α和DRP1蛋白表达水平显著升高(P<0.01、0.001),线粒体分裂水平增加;与模型组比较,Exos^(mimic)组细胞存活率和ATP、SOD和ΔΨm水平显著升高,LDH、MDA、8-OHdG水平和HIF-1α及DRP1蛋白表达水平显著下降(P<0.01、0.001),线粒体分裂水平减少;MK2206能明显逆转Exos^(mimic)效果(P<0.05、0.01)。结论 miR-199a修饰的MSCs外泌体通过Akt/HIF-1α/DRP1轴促进缺糖缺氧/复糖复氧心肌细胞线粒体修复。

缺氧诱导的胃癌细胞外泌体通过促进中性粒细胞胞外诱捕网的形成对胃癌细胞增殖能力的影响

目的探究缺氧条件下胃癌细胞外泌体(exosome,exo)诱导的中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps,NETs)对胃癌细胞生长的影响。方法提取正常和缺氧培养条件下SGC-7901和HGC细胞分泌的外泌体(记为N-SGC-7901 exo、N-HGC exo、H-SGC-7901 exo和H-HGC exo),中性粒细胞分为磷酸盐缓冲溶液(phosphate buffered solution,PBS)组、N-SGC-7901组、N-HGC组、H-SGC-7901组、H-HGC组、N-SGC-7901 exo组、N-HGC exo组、H-SGC-7901 exo组、H-HGC exo组,Sytox Green染色检测各组细胞NETs的形成。SGC-7901细胞分为PBS/培养液(culture medium,CM)组、N-SGC-7901 exo/CM组、H-SGC-7901 exo/CM组、H-SGC-7901 exo/CM+DNAse组,HGC细胞分为PBS/CM组、N-HGC exo/CM组、H-HGC exo/CM组和H-HGC exo+DNAse/CM组。CCK8检测SGC-7901和HGC细胞增殖能力,克隆形成实验检测各组细胞克隆形成能力。结果相比于PBS组,N-SGC-7901组、H-SGC-7901组、N-HGC组、H-SGC组中性粒细胞NETs增加,且H-SGC-7901组高于N-SGC-7901组,H-SGC组高于N-HGC组。相比于PBS组,N-SGC-7901 exo组、H-SGC-7901 exo组、N-HGC exo组、H-SGC exo组中性粒细胞NETs增加,且H-SGC-7901 exo组高于N-SGC-7901 exo组,H-SGC exo组高于N-HGC exo组。相比于PBS/CM组,N-SGC-7901 exo/CM组和H-SGC-7901 exo/CM组SGC-7901细胞增殖和克隆形成能力显著增加(P<0.01),并且H-SGC-7901 exo/CM组高于N-SGC-7901 exo/CM组(P<0.001),而H-SGC-7901 exo/CM+DNase组增殖和克隆形成能力显著低于H-SGC-7901 exo/CM组。相比于PBS/CM组,N-HGC exo/CM组和H-HGC exo/CM组HGC细胞增殖和克隆形成能力显著增加(P<0.01),并且H-HGC exo/CM组高于N-HGC exo/CM组(P<0.001),H-HGC exo/CM+DNase组增殖和克隆形成能力显著低于H-HGC exo/CM组。结论缺氧条件下胃癌细胞外泌体通过促进NETs形成而促进胃癌细胞的生长。

骨髓间充质干细胞来源的外泌体对缺氧/复氧诱导的肾小管上皮细胞损伤的影响

目的探讨骨髓间充质干细胞来源外泌体(BMSCs-Exo)对缺氧/复氧(H/R)诱导的肾小管上皮细胞(HK-2)损伤的保护作用及其分子机制。方法外泌体试剂盒提取BMSCs-Exo,透射电镜观察其形态,Western blot检测外泌体表面特异性标志蛋白,采用PHK67绿色荧光标记外泌体并观察HK-2细胞摄取现象。将HK-2细胞分为对照组(NC)、正常组+外泌体组(Exo)、H/R诱导组(H/R)、H/R+外泌体组(H/R+Exo),采用CCK-8法检测细胞活力,流式细胞仪检测细胞凋亡,活性氧(ROS)荧光法测试盒检测ROS水平,氧化应激相关检测试剂盒测定丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)含量。qRT-PCR、Western blot及免疫荧光法检测细胞自噬标志蛋白Beclin1的表达水平。结果成功获得BMSCs-Exo并观察到它可被HK-2细胞摄取。与NC组相比,H/R组HK-2细胞活力、GSH水平显著降低,而凋亡率、ROS、MDA水平显著升高(均P<0.05);与H/R组相比,H/R+Exo组细胞活力、GSH水平则显著增强,凋亡率、ROS、MDA水平下降(均P<0.05);与NC组相比,H/R组Beclin1表达升高,在H/R组加入外泌体后,H/R+Exo组Beclin1表达显著降低(均P<0.05)。结论BMSCs-Exo能通过上调Beclin1改善H/R诱导的HK-2的损伤。

过表达miR-486-5p的骨髓间充质干细胞通过外泌体来保护缺氧损伤心肌细胞

目的探讨过表达miR-486-5p小鼠骨髓间充质干细胞(BMSC)来源外泌体(Exo)对缺氧损伤心肌细胞的影响及机制。方法通过慢病毒转染来构建过表达miR-486-5p的小鼠BMSC。提取转染成功的BMSC所分泌的Exo,包括空载体BMSC分泌的Exo(Exo-NC)、miR-486-5p过表达BMSC分泌的Exo(Exo-miR-486)及未处理BMSC分泌的Exo(Exo-Control)。取12~18 d胎鼠原代心肌细胞,将其分为常氧培养组(Normoxia组)、缺氧培养组(Hypoxia组)、Hypoxia+Exo-NC组及Hypoxia+Exo-miR-486组,并给予不同时间的缺氧处理来模拟心肌细胞缺氧状态,检测细胞增殖状态、凋亡率,以及活性氧(ROS)、核苷酸结合结构域富含亮氨酸重复序列和含热蛋白结构域受体3(NLRP3)和裂解的胱天蛋白酶-1(cleaved caspase-1)的表达水平。结果Hypoxia组心肌细胞增殖能力低于Normoxia组,而凋亡率及ROS、NLRP3和cleaved caspase-1的表达水平均高于Normoxia组(P<0.05);Hypoxia+Exo-NC组心肌细胞增殖能力高于Hypoxia组,凋亡率及ROS、NLRP3和cleaved caspase-1的表达水平低于Hypoxia组(P<0.05);Hypoxia+Exo-miR-486组心肌细胞增殖能力高于Hypoxia+Exo-NC组,凋亡率及ROS、NLRP3和cleaved caspase-1表达水平低于Hypoxia+Exo-NC组(P<0.05)。结论来自miR-486-5p过表达BMSC的Exo能减少缺氧导致的ROS的产生及其引起的心肌细胞凋亡,并改善缺氧引起的心肌细胞增殖缓慢的问题。

成骨诱导人牙周膜干细胞来源外泌体促进炎症微环境下人牙周膜干细胞成骨分化

背景:成骨诱导间充质干细胞来源外泌体具有较强的成骨分化能力,但是在炎症微环境下对人牙周膜干细胞成骨分化的影响尚不明确。目的:探究成骨诱导人牙周膜干细胞来源外泌体在炎症微环境下对人牙周膜干细胞成骨分化的影响。方法:收集离体牙并分离培养人牙周膜干细胞,成骨诱导3 d后提取外泌体。将人牙周膜干细胞分为4组:对照组加入成骨诱导培养基,外泌体组加入含5μg/mL外泌体的成骨诱导培养基,炎症模型和炎症模型+外泌体组以1μg/mL脂多糖处理24 h构建细胞炎症微环境,炎症模型组在脂多糖处理后加入成骨诱导培养基,炎症模型+外泌体组在脂多糖处理后加入含5μg/mL外泌体的成骨诱导培养基。通过茜素红以及碱性磷酸酶染色法检测各组人牙周膜干细胞的成骨分化能力;实时荧光定量PCR与免疫印迹法检测各组人牙周膜干细胞中Runt相关转录因子2、骨桥蛋白、成骨细胞特异性转录因子Osterix(OSX)和wnt通路相关蛋白β-catenin的表达。结果与结论:(1)与对照组相比,炎症模型组碱性磷酸酶染色相对面积、矿化结节染色相对面积以及Runt相关转录因子2、骨桥蛋白、OSX的表达量显著降低(P <0.05);(2)与炎症模型组相比,炎症模型+外泌体组碱性磷酸酶染色相对面积、矿化结节染色相对面积以及Runt相关转录因子2、骨桥蛋白、OSX的表达显著升高(P <0.05);(3)与对照组相比,炎症模型组wnt通路相关蛋白β-catenin表达量显著增加(P <0.05);与炎症模型组相比,炎症模型+外泌体组β-catenin表达量显著降低(P <0.05)。结果表明,成骨诱导人牙周膜干细胞来源外泌体可促进炎症微环境下人牙周膜干细胞的成骨分化,其作用机制可能与wnt/β-catenin信号通路有关。

骨髓间充质干细胞来源的外泌体通过PI3K/AKT信号通路逆转高糖诱导的骨髓间充质干细胞成骨功能障碍

目的:探讨骨髓间充质干细胞来源的外泌体(BMSCs-EXOs)对高糖诱导的骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨功能障碍的作用和机制。方法:利用超速离心法从BMSCs中提取外泌体,并通过透射电子显微镜(TEM)、纳米粒子追踪分析(NTA)、Western blot等方法来评估其特征。用高糖培养基模拟高糖微环境,通过DCFH-DA荧光探针、Western blot、细胞免疫荧光技术(IF)、碱性磷酸酶(ALP)染色、茜素红染色(ARS)等技术来研究BMSCs-EXOs对高糖诱导的BMSCs氧化应激水平、成骨分化和矿化能力的影响。另外,通过PI3K通路阻断剂(LY294002)抑制PI3K磷酸化表达,研究BMSCs-EXOs是否通过激活PI3K/AKT信号通路影响BMSCs的成骨分化和矿化能力。结果:通过TEM、NTA和Western blot可评估从BMSCs中成功提取到的外泌体。与Control组比,HG组氧化应激水平显著升高(P<0.05),HO-1、NQO-1蛋白表达水平显著降低(P<0.05),ALP、ARS活性明显降低(P<0.05),COL1A1、RUNX2、BMP2、p-PI3K、p-AKT蛋白表达水平显著降低(P<0.05)。与HG组比,HG+EXOs组氧化应激水平明显降低(P<0.05),HO-1、NQO-1蛋白表达水平上调(P<0.05),ALP、ARS活性增加(P<0.05),COL1A1、RUNX2、BMP2、p-PI3K、p-AKT蛋白表达水平上调(P<0.05)。当加入LY294002后,PI3K/AKT信号通路的的磷酸化表达受到了明显的抑制,并且BMSCs-EXOs的促成骨作用也随之受到了明显的减弱(P<0.05)。结论:BMSCs-EXOs通过降低高糖诱导的氧化应激水平,部分恢复了BMSCs的成骨分化和矿化能力,这种促成骨作用可能通过PI3K/AKT信号通路实现的。

骨髓间充质干细胞来源外泌体调节大鼠肝细胞凋亡的机制

背景:骨髓间充质干细胞可释放大量外泌体,关于骨髓间充质干细胞来源外泌体对肝细胞凋亡的影响以及具体机制还没有完全阐明。目的:探索骨髓间充质干细胞来源外泌体所携带的miR-21-5p对大鼠肝脏细胞凋亡的影响及其作用机制。方法:分离大鼠骨髓间充质干细胞,将miR-21-5p NC或miR-21-5p inhibitor转染到骨髓间充质干细胞中,采用超速离心法提取外泌体,命名为(BMSCs+miR-21-5p NC)-Exos,(BMSCs+miR-21-5p inhibitor)-Exos,将外泌体与BRL大鼠肝细胞共培养,观察抑制miR-21-5p表达后对大鼠肝细胞凋亡的影响。通过双荧光素酶报告基因检测验证外泌体中miR-21-5p和PIK3R1之间的靶向关系;TUNEL检测外泌体中miR-21-5p直接靶向PIK3R1激活PI3K/AKT信号通路对BRL大鼠肝细胞凋亡的影响。结果与结论:①双荧光素酶报告系统证实,PI3KR1野生型载体与miR-21-5p mimics共转染293T细胞时的荧光素酶活性显著低于PI3KR1突变型载体共转染组,表明miR-21-5p可靶向结合PIK3R1;②TUNEL检测结果显示:相比于(BMSCs+miR-21-5p NC)-Exos组,(BMSCs+miR-21-5p inhibitor)-Exos处理后BRL肝细胞凋亡率显著增加;与(BMSCs+miR-21-5p NC)-Exos组相比,加入AKT抑制剂LY294002之后,细胞凋亡率显著增加;③结果提示:外泌体可能通过miR-21-5p直接靶向PIK3R1激活PI3K/AKT信号通路抑制BRL大鼠肝细胞凋亡。

骨髓间充质干细胞来源外泌体对异丙肾上腺素诱导的大鼠心肌纤维化的影响及其作用机制

目的:探讨骨髓间充质干细胞(BMSCs)来源外泌体(Exo)对异丙肾上腺素(ISO)诱导的大鼠心肌纤维化的影响,并初步阐明其作用机制。方法:从BMSCs中分离提取Exo,采用透射电子显微镜、纳米颗粒跟踪分析仪和Western blotting法对Exo进行分析鉴定。将40只SD大鼠分为对照组、模型组、BMSCs-Exo组和BMSCs-Exo+铁死亡激活剂(Erastin)组,每组10只。除对照组外,其余3组大鼠均皮下注射ISO建立心肌纤维化模型,BMSCs-Exo组和BMSCs-Exo+Erastin组大鼠尾静脉注射BMSCs-Exo,且BMSCs-Exo+Erastin组大鼠再腹腔注射Erastin。4周后,超声心动图检测各组大鼠左心室射血分数(LVEF)、左心室短轴缩短率(LVFS)、左心室舒张末期内径(LVEDD)和左心室收缩末期内径(LVESD), HE染色观察各组大鼠心肌组织病理形态表现,Masson染色观察各组大鼠心肌组织纤维化程度,免疫组织化学染色检测各组大鼠心肌组织中α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、Ⅰ型胶原(COL-Ⅰ)和Ⅲ型胶原(COL-Ⅲ)阳性表达率,比色法测定各组大鼠心肌组织中铁离子(Fe^(2+))水平,Western blotting法检测各组大鼠心肌组织中酰基辅酶A合成酶长链家族成员4 (ACSL4)、铁蛋白重链1 (FTH1)、谷胱甘肽过氧化物酶4 (GPX4)和溶质载体家族7成员11 (SLC7A11)蛋白表达水平。结果:从BMSCs中分离的颗粒物具有典型的脂质双分子层,粒径大多分布在波长100 nm处,CD63、CD9、肿瘤易感基因101 (TSG101)和热休克蛋白70 (HSP70)蛋白均高表达,由此判定为Exo。与对照组比较,模型组大鼠LVEF和LVFS明显降低(P<0.05),LVEDD和LVESD明显升高(P<0.05),心肌细胞排列紊乱,部分细胞核皱缩和坏死,胶原容积分数(CVF)明显升高(P<0.05),α-SMA、COL-Ⅰ和COL-Ⅲ阳性表达率明显升高(P<0.05),心肌组织中Fe^(2+)水平明显升高(P<0.05),ACSL4蛋白表达水平明显升高(P<0.05),FTH1、GPX4和SLC7A11蛋白表达水平明显降低(P<0.05)。与模型组比较,BMSCs-Exo组大鼠LVEF和LVFS明显升高(P<0.05),LVEDD和LVESD明显降低(P<0.05),心肌组织损伤明显减轻,CVF明显降低(P<0.05),α-SMA、COL-Ⅰ和COL-Ⅲ阳性表达率明显降低(P<0.05),心肌组织中Fe^(2+)水平明显降低(P<0.05),ACSL4蛋白表达水平明显降低(P<0.05),FTH1、GPX4和SLC7A11蛋白表达水平明显升高(P<0.05)。与BMSCs-Exo组比较,BMSCs-Exo+Erastin组大鼠LVEF和LVFS明显降低(P<0.05)、LVEDD和LVESD明显升高(P<0.05),心肌细胞出现水肿和坏死,CVF明显升高(P<0.05),α-SMA、COL-Ⅰ及COL-Ⅲ阳性表达率明显升高(P<0.05),心肌组织中Fe^(2+)水平明显升高(P<0.05),ACSL4蛋白表达水平明显升高(P<0.05),FTH1、GPX4和SLC7A11蛋白表达水平明显降低(P<0.05)。结论:BMSCs来源Exo能够改善ISO诱导的大鼠心肌纤维化,该机制可能与抑制铁死亡有关。

脂肪间充质干细胞外泌体可减轻过氧化氢诱导PC12细胞的凋亡

背景:间充质干细胞外泌体在组织损伤修复中可能发挥关键作用,而miRNA是外泌体发挥治疗作用的重要成分,其中miR-29b-3p具有减少细胞凋亡、促进轴突再生和血管生成的作用。目的:研究脂肪间充质干细胞外泌体通过miR-29b-3p对过氧化氢诱导PC12细胞损伤模型的保护作用,并探讨相关机制。方法:①首先采用胶原酶消化法提取大鼠脂肪间充质干细胞,通过miR-29b-3p模拟物及抑制物转染脂肪间充质干细胞,采用超速离心法从培养上清中提取外泌体并进行鉴定,从而构建高表达和敲低miR-29b-3p的脂肪间充质干细胞外泌体;②通过过氧化氢诱导PC12细胞模拟神经细胞损伤模型,研究脂肪间充质干细胞外泌体通过miR-29b-3p对神经元细胞损伤模型发挥保护作用的相关机制。结果与结论:①脂肪间充质干细胞外泌体具有典型的杯状形态,直径分布在50-140 nm范围内,表达外泌体表面特异性标志膜蛋白Alix、CD63及TSG101,并可被PC12细胞成功摄取;②脂肪间充质干细胞外泌体预处理可减轻过氧化氢诱导PC12细胞的凋亡,并且这种保护作用随着外泌体中miR-29b-3p表达的增加而增强,随着外泌体中miR-29b-3p表达的降低而减弱,其发挥作用的机制与脂肪间充质干细胞外泌体通过miR-29b-3p促进抗凋亡蛋白Bcl-2的表达及抑制凋亡蛋白Bax的表达相关。

骨髓间充质干细胞来源外泌体抑制高糖诱导的腹膜间皮细胞EMT

目的探讨骨髓间充质干细胞外泌体(BMSCs-Exo)对高糖腹膜透析液(PDF)作用下人腹膜间皮细胞系(HMrSV5)发生上皮-间充质转化(EMT)的影响及其作用机制。方法采用透射电镜、纳米颗粒追踪分析仪和Western blot对BMSCs-Exo进行鉴定;将HMrSV5细胞进行分组:(1)对照组;(2)不同浓度PDF(1.5%、2.5%、4.25%)组;(3)siNLRP3组;(4)siNC组;(5)BMSCs-Exo组。Western blot检测EMT标志物及NLRP3炎性体通路蛋白的表达,RT-qPCR检测mRNA表达,ELISA检测细胞上清中炎性因子表达量。结果BMSCs-Exo呈双层膜结构的圆形囊泡,直径40~150 nm,外泌体特异标记物CD9、CD81、TSG101和Alix阳性;与对照组相比,PDF组细胞中α-SMA、vimentin、NLRP3、pro-caspase-1及pro-IL-1β表达明显上调,而E-cadherin表达下调(P<0.05);PDF组细胞上清中TGF-β1、IL-1β和IL-18表达量显著提高(P<0.05)。siNLRP3组细胞α-SMA表达下降,而E-cadherin表达明显上调。与4.25%PDF组比较,BMSCs-Exo组细胞E-cadherin表达上调,而vimentin、α-SMA、NLRP3、pro-caspase-1、pro-IL-1β蛋白表达下调(P<0.05);ELISA结果显示,BMSCs-Exo可下调4.25%PDF诱导的细胞上清IL-1β、IL-18、TGF-β1的水平(P<0.05)。结论高糖PDF通过激活NLRP3炎性体信号途径诱导腹膜间皮细胞EMT,BMSCs-Exo可通过抑制该通路改善腹膜间皮细胞EMT。

骨髓间充质干细胞来源外泌体的微小RNA-22-3p参与抑制环磷酰胺诱导卵巢颗粒细胞损伤的机制研究

目的分析骨髓间充质干细胞来源的外泌体微小RNA-22-3p(miR-22-3p)对卵巢早衰的影响。方法选取接受体外受精或者第二代试管婴儿治疗的卵巢早衰患者以及接受同样治疗的因男性因素不孕的正常志愿者提供卵泡液;通过差速离心法分离骨髓间充质干细胞来源外泌体;分离外泌体的形态学、粒子大小以及标志蛋白通过透射电子显微镜、NanoSight LM10分析仪以及蛋白免疫印迹方法进行分析。将颗粒细胞经环磷酰胺(CTX)、外泌体、miR-22-3p模拟物以及相应对照处理,分为CTX组、Control组、外泌体孵育组、PBS处理组、CTX+miR-22-3p组、CTX+miR-NC组、CTX+Exosomes组以及CTX+PBS组;采用蛋白免疫印迹法和定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)检测基因表达水平;利用二苯基四氮唑溴盐(MTT)试剂以及流式分析仪检测细胞活力和凋亡。结果提取的外泌体具有典型的杯状囊泡,外泌体标志蛋白簇状分化抗原63(CD63)和簇状分化抗原9(CD9)表达在所提取的细胞上清外泌体中,外泌体粒子大小为80~150 nm;miR-22-3p在卵巢早衰患者和CTX诱导的卵巢颗粒细胞中显著低表达(P<0.05),在骨髓间充质干细胞来源外泌体孵育卵巢颗粒细胞中显著高表达(P<0.05);颗粒细胞活力在CTX组低于对照组,但在CTX+miR-22-3p组或CTX+Exosomes组高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);颗粒细胞凋亡率在CTX组高于对照组,但在CTX+miR-22-3p组或CTX+Exosomes组低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论骨髓间充质干细胞来源的外泌体miR-22-3p抑制CTX诱导的卵巢颗粒细胞损伤。

PF-127水凝胶联合骨髓间充质干细胞外泌体来源miR-132诱导成骨分化修复牙槽骨缺损

目的:探究PF-127水凝胶联合骨髓间充质干细胞外泌体来源miR-132诱导成骨分化对牙槽骨缺损的修复作用。方法:培养骨髓间充质干细胞,(bone mesenchymal stem cells,BMSCs),并转染anti-miR-132、anti-miR-NC质粒。制备BMSCs来源外泌体(bone mesenchymal stem cells-exosomes,BMSCs-exo),蛋白质印迹法鉴定表达标志物。制备PF-127水凝胶和BMSCs-Exo复合物,PKH67标记法检测BMSCs的摄取;茜素红染色检测BMSCs的成骨能力;逆转录-聚合酶链反应(Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction,RT-PCR)检测细胞中miR-132表达和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)、骨钙素(osteocalcin,OCN)、Runt相关转录因子2(Runt-related transcription factor 2,Runx2)mRNA表达。建立牙槽骨缺损大鼠模型,将大鼠随机分为PF-127水凝胶组、PF-127水凝胶+BMSCs-exo-anti-miR-NC组和PF-127水凝胶+BMSCs-exo-anti-miR-132组。微型计算机断层扫描(Micro-computed tomography,micro-CT)评估牙槽骨缺损情况;蛋白质印迹法检测牙槽骨组织中ALP、OCN、Runx2蛋白表达。结果:anti-miR-132组BMSCs中miR-132表达明显低于anti-miR-NC组(P<0.05),提示anti-miR-132成功转染至BMSCs中。BMSCs-exo-anti-miR-NC组和BMSCs-exo-anti-miR-132组中外泌体标志物CD9和CD63显著表达。和BMSCs-exo-anti-miR-NC组相比,BMSCs-exo-anti-miR-132组中miR-132表达明显降低(P<0.05)。和PF127水凝胶组相比,BMSC-exo-anti-miR-NC组、PF127水凝胶+BMSC-exo-anti-miR-NC组、PF127水凝胶+BMSC-exo-anti-miR-132组中miR-132表达均明显降低,茜素红染色相对活性、细胞中Runx2、ALP和OCN mRNA表达均明显增加,且PF127水凝胶+BMSC-exo-anti-miR-132组变化最显著(P<0.05)。和Control组相比,PF-127水凝胶+BMSCs-exo-anti-miR-NC组和PF-127水凝胶+BMSCs-exo-anti-miR-132组BV/TV比值、BMD、Tb.N和Tb.Th及细胞中Runx2、ALP、OCN蛋白表达均明显升高,Tb.Sp明显降低(P<0.05),且PF-127水凝胶+BMSCs-exo-anti-miR-132组变化最显著。结论:PF-127水凝胶联合骨髓间充质干细胞来源外泌体来源干扰miR-132表达可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化,从而促进牙槽骨缺损大鼠的修复。

骨髓间充质干细胞通过外泌体对脂多糖诱导的RAW 264.7细胞炎症的抑制作用

目的分析骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSC)外泌体(mesenchymal stem cells exosome,MSC-Exo)对脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导的RAW 264.7细胞炎症的抗炎作用及其可能的机制。方法从小鼠骨髓提取MSC细胞,通过原代培养方法培养传代。提取并验证间充质干细胞条件培养基(mesenchymal stem cell conditioned medium,MSC-CM)及MSC-Exo对LPS诱导的RAW 264.7细胞炎症的抑制作用。通过LPS刺激RAW 264.7细胞4~6 h后,细胞计数及MTT法检测细胞增殖活性;Western blot检测MSC-CM中的MSC-Exo,电镜观察MSC-Exo形态,纳米粒度仪测定MSC-Exo大小;倒置荧光显微镜观察细胞形态变化;实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)检测LPS诱导的RAW 264.7细胞中白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、精氨酸酶-1(arginase-1,Arg-1)的mRNA转录水平;酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)评估LPS诱导的RAW 264.7细胞中细胞因子IL-6、IL-10的分泌。结果与LPS组比较,MSC-Exo具有抗炎作用,在30 h后LPS诱导的细胞中细胞因子IL-6的分泌显著降低,差异有统计学意义(P<0.001)。MSC-Exo可抑制IL-6 mRNA转录,促进Arg-1 mRNA转录及IL-10表达。结论本研究初步证明了MSC-Exo可抑制LPS诱导的RAW 264.7细胞炎症。

骨髓间充质干细胞外泌体联合茶多酚治疗大鼠脊髓缺血再灌注损伤

背景:研究表明,抑制内质网应激所致的细胞凋亡能够挽救神经部分功能。茶多酚能抑制内质网应激,但是存在生物利用率差不易透血脑屏障等问题,结合外泌体靶向脊髓修复及高效载药,理论上两者结合能够发挥更优的脊髓保护效能。目的:探讨茶多酚联合骨髓间充质干细胞外泌体对脊髓缺血再灌注损伤大鼠神经功能及内质网应激的影响。方法:SD雄性大鼠50只,随机分为假手术组、模型组、茶多酚组、外泌体组、联合治疗组,每组10只,除假手术组外,其余4组制作脊髓缺血再灌注损伤模型,术后2 h经尾静脉注射生理盐水、外泌体、茶多酚、茶多酚+骨髓间充质干细胞外泌体混合液;脊髓损伤后7,14,28 d进行BBB神经功能评分,脊髓损伤后14 d,取脊髓组织进行苏木精-伊红染色、尼氏染色、ATF6和GADD153内质网应激标志物免疫荧光染色。结果与结论:①神经功能评分:与假手术组比较,模型组、外泌体组、茶多酚组、联合治疗组神经功能评分均不同程度下降,术后14 d联合治疗组神经功能评分优于茶多酚组、外泌体组、模型组(P<0.05),术后28 d后联合治疗组神经功能评分优于模型组和茶多酚组(P<0.05);②苏木精-伊红染色和尼氏染色显示:模型组大鼠神经元细胞数量减少,脊髓损伤区域内大量空洞坏死及瘢痕增生,茶多酚组、外泌体组、联合治疗组神经元数量和周边空洞坏死有不同程度改善,联合治疗组改善最为明显;③内质网应激相关蛋白ATF6、GADD153表达:术后14 d联合治疗组GADD153表达低于模型组和茶多酚组(P<0.05),联合治疗组ATF6表达低于模型组、外泌体组和茶多酚组(P<0.05);④结果表明:茶多酚联合骨髓间充质干细胞外泌体能改善脊髓缺血再灌注损伤大鼠的神经功能,可能与抑制内质网应激相关蛋白ATF6、GADD153表达有关。

circRNA SIPA1L1修饰牙髓干细胞来源外泌体促血管生成能力的机制

目的 探究环状RNA(circRNA)信号诱导增殖相关蛋白1样蛋白1(SIPA1L1)修饰的人牙髓干细胞(hDPSC)来源外泌体(Exo)对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)血管生成能力的影响及机制。方法 从牙髓组织分离培养hDPSC,将circSIPA1L1过表达质粒载体转染至hDPSC后,分离Exo并进行鉴定。将HUVEC分为对照组、hDPSC Exo组、circSIPA1L1-hDPSC Exo组,培养48 h后,Matrigel基质胶血管形成实验检测血管形成能力,qRT-PCR和Western blot测定血管内皮细胞生长因子(VEGF)、血管内皮细胞生长因子受体2(VEGFR2)、胎盘生长因子(PGF)的表达水平。结果 从未转染的hDPSC与转染circSIPA1L1的hDPSC中成功分离出Exo,且相较于h DPSC来源的Exo,转染circSIPA1L1的hDPSC来源的Exo中circSIPA1L1相对表达量显著上调(P <0.05)。与hDPSC Exo组比较,circSIPA1L1-hDPSC Exo组HUVEC的管样结构形成数目显著增加(P <0.05),VEGF、VEGFR2、PGF mRNA与蛋白相对表达量也显著上调(P<0.05)。结论 circRNA SIPA1L1修饰hDPSC来源的Exo能够促进血管生成,其机制可能与上调VEGF、VEGFR2、PGF的表达水平有关。

海马干细胞来源的外泌体对血管性痴呆大鼠学习记忆能力改善作用及其机制探究

目的分析海马干细胞来源的外泌体对血管性痴呆大鼠学习记忆能力改善作用及其机制。方法取新生SD大鼠海马组织,提取海马干细胞外泌体。成年特殊清洁级(SPF)健康雄性SD大鼠90只,随机分为假手术组、模型组及外泌体组,每组30只,检测各组大鼠学习记忆能力、氧化应激因子水平、海马组织病理学变化、海马组织因子、脑微血管密度以及凋亡相关因子变化。结果透射显微镜观察到海马干细胞来源外泌体结构呈圆形或椭圆形杯状结构的小囊泡,其结构完整,直径50~100 nm之间;特异性标记蛋白CD9、CD63表达阳性。与假手术组比较,模型组大鼠逃避潜伏期及错误次数明显延长,平台区域探索时间及有效区停留时间明显缩短,MDA、AchE、ET-1、VEGF、Bax水平均明显升高,SOD、5-HT、Bcl-2水平均明显降低,脑微血管内皮细胞明显减少(P<0.05);与模型组对比,外泌体组大鼠逃避潜伏期明显缩短,平台区域探索时间及有效区停留时间明显延长,MDA、AchE、ET-1、VEGF、Bax水平均明显降低,SOD、5-HT、Bcl-2水平均明显升高,脑微血管内皮细胞明显增多(P<0.05)。假手术组大鼠海马组织细胞排列紧密,结构清晰,大小、形态一致,且具有丰富的尼氏小体;模型组大鼠海马组织细胞排列紊乱,形态、结构不完整,尼氏小体数量明显减少;外泌体组大鼠海马组织较模型组明显改善,细胞形态较模型组明显完整,尼氏小体数量增多。结论海马干细胞来源的外泌体能够明显改善血管性痴呆大鼠的学习记忆能力,对海马神经元损伤起到一定的保护作用,其作用机制可能与抑制氧化应激与细胞凋亡,调控神经递质含量,促进脑微血管密度有关。

间充质干细胞来源的外泌体调控miR-143对大鼠颅内动脉瘤形成的影响机制

目的 研究间充质干细胞(MSCs)来源的外泌体调控miR-143对大鼠颅内动脉瘤(IA)形成的影响及机制。方法 原代分离大鼠骨髓MSCs(BMSCs)和脑血管平滑肌细胞(VSMCs)。将VSMCs分为PBS组、外泌体-miR-NC组(ExosomemiR-NC)、Exosome-miR-143组、Exosome-miR-143+GW4869组、过表达对照组(oeNC)、过表达KLF5组(oeKLF5)和oeKLF5+Exosome-miR-143组。超速离心法分离BMSCs来源的外泌体,并用透射电镜和纳米示踪分析鉴定外泌体。PKH26染色检测外泌体转移。miR-143 mimic和miR-NC转染BMSCs或VSMCs。实时荧光定量PCR检测miR-143和KLF5 mRNA的表达,Western blot检测相关蛋白的表达。CCK-8实验、EdU实验、流式细胞术实验、划痕实验和Transwell迁移实验检测VSMCs的活力、增殖、凋亡和迁移能力。双荧光素酶报告基因系统分析miR-143与KLF5的关系。构建大鼠IA模型,研究BMSCs来源的外泌体miR-143在体内对IA形成的影响。结果 与细胞裂解液组相比,miR-143在BMSCs外泌体中表达显著增加(P<0.01),且可通过外泌体转移到VSMCs中。与Exosome-miR-NC组相比,Exosome-miR-143组VSMCs的活力增加(P<0.01),而EdU阳性细胞数、S期细胞数、凋亡和迁移数显著减少(P<0.01);与Exosome-miR-143组相比,Exosome-miR-143+GW4869组细胞活力降低(P<0.01),而EdU阳性细胞数、S期细胞数、凋亡和迁移数明显增加(P<0.01)。与miR-NC或Control组相比,miR-143、Exosome-miR-143和ExosomemiR-NC组WT-KLF5的荧光素酶报告基因活性及KLF5的mRNA和蛋白表达水平降低(P<0.01),而MUT-KLF5的荧光素酶报告基因活性不变(P>0.05)。与oeNC组相比,oeKLF5组细胞活力显著降低(P<0.01),EdU阳性细胞数、S期细胞数、凋亡和迁移数明显增加(P<0.01);与oeKLF5组相比,oeKLF5+Exosome-miR-143组细胞活力明显增加(P<0.01),而EdU阳性细胞数、S期细胞数、凋亡和迁移数明显减少(P<0.01)。体内实验结果与细胞实验相一致。结论 BMSCs来源的外泌体miR-143通过靶向KLF5抑制大鼠IA的形成。

骨质疏松环境下骨髓间充质干细胞外泌体通过OPG/RANKL调控破骨分化

目的:绝经后骨质疏松PMOP(postmenopause osteoporosis)是一种慢性炎症性疾病,破骨细胞的异常活化是发病的重要原因之一。病理环境下骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)外泌体对破骨细胞的作用及影响尚不明确。本研究分析了PMOP环境下,BMSCs外泌体(exosome,Exo)对破骨细胞分化的调控作用,对于明确骨质疏松的发病机制具有至关重要的意义。方法:分别从正常和绝经后骨质疏松患者骨髓中提取BMSCs,通过超速离心联合Exoquick试剂盒分别提取两种细胞的Exo,即正常BMSCs外泌体(healthyExo,H-Exo)和绝经后骨质疏松骨髓间充质干细胞外泌体(postmenopause osteoporosis-Exo,P-Exo),并通过透射电子显微镜(TEM),纳米颗粒示踪分析技术(NTA)、Western blot对分离的外泌体进行鉴定;两种不同的外泌体被引入RAW264.7细胞中,以便通过实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)、Western blot分析和抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色来评估RAW264.7细胞中破骨分化相关指标的表达。同时,使用Western blot和ELISA方法来测定这两种外泌体中OPG/RANKL蛋白的表达水平。实验数据通过SPSS 24.0软件进行统计分析。结果:对提取后的两种外泌体进行形态学比较发现,与H-Exo相比,P-Exo直径更大,P-Exo能够促进RAW264.7细胞破骨分化标志性基因NFATC1和Trap mRNA及蛋白的表达,Trap染色可见分化的破骨细胞,Western blot及ELISA检测两种外泌体OPG/RANKL的表达发现,与H-Exo相比,P-Exo内OPG的表达量下降,而RANKL表达量升高。结论:绝经后骨质疏松中骨吸收增加,可能是炎症微环境下,BMSCs外泌体通过传递RANKL,促进破骨细胞分化引起的。此项研究为深入研究骨质疏松病因的开辟了新的途径,并为骨质疏松的治疗提供了新的治疗靶点。

miR-141-5p/ZNF705A对慢性粒细胞白血病细胞源外泌体调控骨髓间充质干细胞黏附作用的机制

目的探讨慢性粒细胞白血病(chronic myeloid leukemia,CML)细胞源外泌体(exosome,Exo)中miR-141-5p/ZNF705A对骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)黏附作用的影响。方法电镜和NTA粒径分析检测CML患者外周血和K562细胞中的Exo形态大小;qRT-PCR和Western blot检测转染前后K562细胞的Exo、BMSCs标记分子及黏附蛋白的表达情况;细胞黏附实验检测BMSCs的黏附能力;CCK-8法检测BMSCs活性、萤光素酶实验检测miR-141-5p与ZNF705A结合情况等。结果qRT-PCR结果显示,miR-141-5p表达在CML患者和K562细胞源Exo中均明显降低;qRT-PCR和Western blot等结果表明,CML患者中BMSCs的黏附蛋白CD44和CXCL12表达明显降低,且能够吞噬K562细胞源Exo。进一步发现,与CD34^(+)细胞相比,K562源性Exo能够降低Exo促进的BMSCs中CD44和CXCL12表达和黏附作用;同时,双萤光素酶基因报告等验证miR-141-5p与ZNF705A靶向结合;最后发现通过上调K562细胞源Exo中miR-141-5p的表达,靶向抑制ZNF705A,进而促进BMSCs的活性和黏附功能。结论K562细胞下调Exo中miR-141-5p表达,减少对ZNF705A的靶向抑制,进而抑制BMSCs的黏附功能,从而调控CML患者的骨髓造血功能。

间充质干细胞来源的外泌体治疗早发性卵巢功能不全的研究进展

早发性卵巢功能不全(POI)是一种常见的妇科疾病,影响许多年轻女性的生活质量和生育能力。临床上常用的激素替代治疗只能暂缓POI患者的症状,无法修复受损的卵巢组织。最近的研究表明,间充质干细胞来源的外泌体在治疗POI中展现出巨大潜力。本文总结了人间充质干细胞来源的外泌体在治疗POI方面的研究进展,为未来在POI诊疗中应用外泌体提供实验基础和相关理论依据。