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目的:本实验室前期研究发现人脐带间质干细胞( human umbilical cord mesenchymal stem cells, hucMSCs)来源的exosomes (hucMSCs-exosomes)能够有效修复急性心肌梗死(acute myocardial infarction, AMI)心肌损伤,但其具体作用机制不明。本研究将在前期研究基础上进一步探讨hucMSCs-exosomes修复心肌损伤的潜在机制。 方法:采取组织块贴壁培养法培养hucMSCs并收集培养上清;超滤结合蔗糖重水梯度密度离心法分离纯化 hucMSCs-exosomes,并利用纳米颗粒分析仪和Western blot进行鉴定;在采用结扎冠状动脉左前降支法构建 SD 大鼠 AMI 模型基础上通过尾静脉输注hucMSCs-exosomes治疗2天和4周后,通过超声心动图、HE染色和Western blot检测hucMSCs-exosomes对心肌损伤的修复作用;体外构建H9C2(2-1)心肌细胞缺血缺氧损伤模型,乳酸脱氢酶(LDH)释放检测、台盼蓝染色和Western blot检测hucMSCs-exosomes对心肌损伤的修复作用;同时,Western blot检测hucMSCs-exosomes修复心肌损伤过程中Smad7的表达变化;利用生物信息学预测调节Smad7表达的miRNA,并通过定量PCR和双荧光素酶报告基因系统进行验证;将H9C2(2-1)心肌细胞转染miR-125b-5p mimics再缺血缺氧48h,通过Western blot检测Smad7、Bax和Bcl-2的表达以及LDH释放检测,分析exosomes修复心肌损伤的可能机制。 结果:本研究成功分离hucMSCs及hucMSCs-exosomes,纳米颗粒分析显示 hucMSCs-exosomes 直径在 134nm 左右,最终浓度约为4.17±0.22×1010 particles/ml,表达CD9、CD63和CD81等exosomes相关蛋白标志物;体内hucMSCs-exosomes输注能够提高SD大鼠AMI模型心脏的收缩能力,改善心肌损伤;体外hucMSCs-exosomes能明显抑制H9C2(2-1)心肌细胞缺血缺氧损伤导致的细胞凋亡;并发现体内外心肌损伤后Smad7表达量明显下降,而hucMSCs-exosomes能上调损伤心肌细胞的 Smad7 表达;生物信息学预测结果表明miR-125b-5p 调节 Smad7 的表达,使用 miR-125b-5p mimics 转染H9C2(2-1)心肌细胞再缺氧 48h 后,相比较于 MNC+hypoxia 组, miR-125b-5p mimics+hypoxia组的心肌细胞表达Smad7明显下调,并导致心肌细胞损伤更加明显,hucMSCs-exosomes 在一定程度上缓解了这种现象。 结论:HucMSCs-exosomes能够有效修复AMI心肌损伤,其可能的机制是hucMSCs-exosomes通过抑制miR-125b-5p上调Smad7表达促进心肌修复。