Cell Prolif：人脐带间充质干细胞外泌体通过HIF-1α介导的稳定性骨折大鼠血管新生促进骨折愈合
2019-01-25 MedSci MedSci原创
外泌体作为细胞间通讯的重要参与者，可将某些分子转移到靶细胞的能力，被认为在促进与其衍生的干细胞的骨再生方面具有相似的作用。研究表明，脐带间充质干细胞（uMSCs）可促进血管生成。该研究调查了来自uMSC（uMSC-Exos）的外泌体是否可以通过促进血管生成来增强骨折愈合作为主要因素。通过超滤分离uMSC-Exos获得uMSC，其中来自人胚肾293细胞（HEK293）和磷酸盐缓冲盐水（PBS）的外泌
外泌体作为细胞间通讯的重要参与者，可将某些分子转移到靶细胞的能力，被认为在促进与其衍生的干细胞的骨再生方面具有相似的作用。研究表明，脐带间充质干细胞（uMSCs）可促进血管生成。该研究调查了来自uMSC（uMSC-Exos）的外泌体是否可以通过促进血管生成来增强骨折愈合作为主要因素。
通过超滤分离uMSC-Exos获得uMSC，其中来自人胚肾293细胞（HEK293）和磷酸盐缓冲盐水（PBS）的外泌体用作对照组。使用NanoSight，激光散射光谱仪，透射电子显微镜和蛋白质印迹鉴定外泌体。接下来，将uMSC-Exos与水凝胶结合移植到股骨骨折大鼠模型的骨折部位。在手术后第7,14,21和31天通过放射照相方法监测和评估骨愈合过程;在术后第14天通过放射照相和组织学策略评估骨折部位的血管生成。在体外，通过qRT-PCR鉴定与uMSC-Exos一起培养后的成骨或血管生成相关基因的表达水平。使用PKH67测定确定外泌体的内化能力。细胞周期分析，EdU掺入和免疫荧光染色，划痕伤口测定和管形成分析也用于确定用uMSC-Exos施用的人脐静脉内皮细胞（HUVEC）在增殖，迁移和血管生成中的改变的能力。最后，为了进一步探索潜在的分子机制，使用特异性RNA抑制剂或siRNA，并观察随后的效果。
结果，uMSC-Exos的直径约为100nm，呈球形，同时表达CD9，CD63和CD81。uMSC-Exos的移植显著增强了股骨骨折大鼠模型中的血管生成和骨愈合过程。在体外，除了增强成骨分化外，uMSC-Exos增加血管内皮生长因子（VEGF）和缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）的表达。 uMSC-Exos被HUVEC采用并增强其增殖，迁移和管形成。最后，通过使用特异性RNA抑制剂或siRNA，已经证实HIF-1α在uMSC-Exos诱导的VEGF表达，促血管生成和增强的骨折修复中起重要作用，这可能是潜在的机制之一。
这些结果揭示了外泌体在uMSC介导的治疗中的新作用，并表明植入的uMSC-Exos可能代表通过促进血管生成来加速骨折愈合的关键临床策略。HIF-1α在这一过程中发挥了重要作用。
原始出处：
Zhang Y, Hao Z, et al., Exosomes from human umbilical cord mesenchymal stem cells enhance fracture healing through HIF-1α-mediated promotion of angiogenesis in a rat model of stabilized fracture. Cell Prolif. 2019 Jan 20:e12570. doi: 10.1111/cpr.12570.
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