骨髓间充质干细胞来源外泌体改善脊髓损伤后血脊髓屏障的完整性

摘要

背景:研究发现,干细胞衍生的外泌体可通过多种途径促进脊髓损伤后运动功能的恢复。目的:研究骨髓间充质干细胞来源外泌体是否通过减轻血脊髓屏障的破坏来促进脊髓损伤后运动功能的恢复。方法:60只SD大鼠随机分成假手术组、模型组和外泌体组(n=20),采用改良Allen’s法建立大鼠脊髓损伤模型,外泌体组在损伤后30 min,1 d分别经尾静脉注射200μL骨髓间充质干细胞来源外泌体,在损伤后第3天,通过伊文思蓝染色观察血脊髓屏障通透性,Western blot检测基质金属蛋白酶9及紧密连接蛋白claudin-5,Occludin,ZO-1的表达,明胶酶谱法检测基质金属蛋白酶9的活性,免疫荧光检测中性粒细胞浸润情况,苏木精-伊红染色观察脊髓损伤形态学变化;在损伤后第1,3,5,7,10,14,21天,采用BBB评分量表评价运动功能恢复情况。结果与结论:(1)外泌体组大鼠的BBB评分在第10,14,21天显著高于模型组(P<0.05),苏木精-伊红染色结果显示外泌体组相比于模型组损伤区明显缩小(P<0.05);(2)外泌体治疗后血脊髓屏障染料渗出量显著减少(P<0.05),紧密连接蛋白claudin-5、Occludin、ZO-1的表达相比于模型组显著增加(P<0.05);(3)外泌体抑制基质金属蛋白酶9的表达和活性(P<0.05);(4)损伤后第3天于病变部位观察到髓过氧化物酶阳性的中性粒细胞浸润,外泌体治疗能显著减少中性粒细胞的浸润(P<0.05);(5)结果表明,骨髓间充质干细胞来源外泌体通过下调基质金属蛋白酶9的表达和活性来减少紧密连接蛋白的降解,从而减轻血脊髓屏障的破坏和随后的中性粒细胞浸润,进而促进脊髓损伤后运动功能的恢复。