脂肪干细胞来源外泌体通过miR-451a/MIF调节M1/M2巨噬细胞极化来促进骨愈合

摘要

目的：疾病和创伤引起的骨缺损通常伴有周围炎症的产生，体内植入生物材料是一种常见的修复方法，但同时也会诱导机体出现免疫反应，影响骨代谢和新骨形成。本研究探讨了脂肪干细胞来源外泌体（ADSC-Exos）是否在创伤性骨缺损中起到免疫调节作用，减少炎症反应从而促进骨愈合，并进一步探索其潜在机制。　　研究方法：用明胶纳米粒子负载ADSC-Exos形成水凝胶（GNP-Exos），通过zeta电位、表面结构和流变学分析其理化性质。使用大鼠颅骨缺损模型进行体内研究，微型计算机断层扫描（micro-CT）观察不同处理下骨修复情况，组织学染色分析骨缺损区域的组织学变化。RT-qPCR和Westernblot证实ADSC-Exos可以调节M1/M2巨噬细胞极性转化。接下来进行microRNA（miRNA）微阵列分析来确定ADSC-Exos的miRNA表达谱，在用miR-451a类似物、miR-451a抑制物和ISO-1处理巨噬细胞后，通过RT-qPCR和Westernblot检测M1和M2型巨噬细胞相关因子的基因和蛋白质表达情况。　　结果：在体内，micro-CT和组织学染色显示，负载ADSCs来源外泌体的明胶纳米水凝胶具有良好的生物相容性和较强的机械适应性，主要通过调节巨噬细胞免疫发挥免疫调节作用，以促进骨组织愈合。免疫荧光进一步表明，ADSC-Exos降低了M1标记物（iNOS）的表达，增加了M2标记物（CD206）的表达。此外，体外研究中westernblot和RT-qPCR显示，ADSC-Exos抑制M1巨噬细胞相关标记物的表达，同时上调M2巨噬细胞相关标记物表达。ADSC-Exos中miR-451a表达水平高，且miR-451a靶向调节巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）的表达发挥作用。用miR-451a类似物处理后的巨噬细胞显示M1标记物的表达较低。相比之下，miR-451a抑制物处理组则上调了M1标记物的表达，并下调M2标记物的表达，而ISO-1（MIF抑制剂）处理成功下调MIFmRNA水平，且M1巨噬细胞标记物的表达降低，升高了M2巨噬细胞标记物的表达。　　结论：负载ADSCs来源外泌体明胶纳米水凝胶能有效调节骨免疫代谢，进而促进骨缺损的愈合，其部分作用机制是通过miR-451a与MIF靶向结合发挥作用，这为今后临床中促进骨愈合方案提供了方向。

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