脂肪干细胞外泌体通过HSP90/LRP1/AKT轴调节氧化应激促进糖尿病创面修复的机制研究

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目的:糖尿病创面不愈合对全球医疗造成了巨大负担,目前尚缺乏十分有效的治疗方法。研究证实,干细胞来源的外泌体可以促进创面修复,且无干细胞移植治疗所面临的免疫排斥及成瘤风险。氧化应激损伤为糖尿病创面不愈合的重要因素。目前外泌体在创面愈合领域的研究多关注于其对细胞功能的促进等方面,而忽略了氧化应激损伤这一关键因素。本次研究探讨脂肪干细胞外泌体(ADSC-EXOs)能否通过调节氧化应激过程达到促进糖尿病创面修复的目的,并深入剖析相关分子生物学机制,从而为糖尿病创面的治疗提出新的方法和理论依据。方法:通过流式细胞学及成骨成脂染色鉴定人源脂肪干细胞。通过超速离心法分离ADSC-EXOs,并采用纳米颗粒跟踪分析(NTA)、透射电子显微镜(TEM)和western blot对其进行鉴定。采用PKH26染料标记ADSC-EXOs,免疫细胞荧光染色观察创面中细胞对其的摄取。运用Ed U、transwell和小管形成实验观察ADSC-EXOs对创面中细胞功能的调节作用。采用过氧化氢(H2O2)和氯化钴(Co Cl2)分别构建氧化应激和低氧模型,并运用CCK8、活性氧荧光探针(DCFH-DA或DHE)、流式细胞凋亡分析和活/死细胞荧光染色(Calcein/PI双染)评估ADSC-EXOs对创面中细胞的活性氧水平调节以及保护作用。运用western blot检测ADSC-EXOs对蛋白信号通路激活水平的影响。采用中和性抗体anti-hsp90封闭ADSC-EXOs表面膜蛋白热休克蛋白90(hsp90)的作用。运用LY294002和U0126分别抑制AKT和ERK信号通路。慢病毒转染降低成纤维细胞中LRP1的表达,并运用RT-PCR和western blot检测敲低效率。构建糖尿病小鼠创面模型,并通过HE染色、masson染色、免疫组织化学分析和免疫组织荧光分析等手段评估ADSC-EXOs在创面愈合中的作用。结果:我们成功提取了高纯度的人源ADSCs和ADSC-EXOs。体外实验发现ADSC-EXOs能够促进成纤维细胞、内皮细胞和角质细胞增殖与迁移,并且能促进内皮细胞成血管。此外,ADSC-EXOs能够降低细胞内活性氧水平,促进成纤维细胞、内皮细胞和角质细胞在低氧和氧化应激状态下的存活。进一步研究发现,ADSC-EXOs的功能与其表面膜蛋白hsp90相关,中和性抗体anti-hsp90能够拮抗ADSC-EXOs促进细胞迁移和细胞保护的作用。ADSC-EXOs表面膜蛋白hsp90主要通过结合细胞膜上LRP1受体激活AKT信号通路发挥作用,下调细胞LRP1的表达水平或运用AKT信号轴抑制剂LY294002均能削弱ADSC-EXOs的功能。体内实验发现ADSC-EXOs通过膜蛋白hsp90促进角质细胞再上皮化,促进胶原沉积,促进创面血管生成,降低创面活性氧水平,减少创面中细胞凋亡,从而促进糖尿病创面愈合。结论:ADSC-EXOs可以通过膜蛋白hsp90,结合细胞受体LRP1,激活AKT信号通路,从而来调节氧化应激反应并促进糖尿病创面修复。因此,ADSC-EXOs将有望作为糖尿病创面临床治疗的新方法。
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