人脐带间充质干细胞外泌体对类风湿关节炎患者滑膜成纤维细胞生物学性状及miRNA表达谱的影响研究

来源 :山西医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangqimeng2008
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背景:类风湿关节炎(RA)是一种慢性炎症性自身免疫性疾病,关节滑膜异常增生以及软骨和骨的破坏是其典型的病理变化。滑膜成纤维细胞(SFs)是RA患者关节中负责组织重塑和软骨损伤的关键细胞,研究表明在RASFs中存在某些异常表达的miRNAs,其相关的靶基因在调节关节炎症、滑膜增生、软骨及骨侵蚀的过程中发挥着重要作用。人脐带来源的间充质干细胞(hUCMSCs)分泌的外泌体(Exos)是包含有复杂RNA和蛋白质的小囊泡(30-150nm),越来越多的研究证实MSC-Exos是干细胞发挥治疗作用的重要媒介,而其内含的miRNAs则是MSC-Exos能发挥生物学效应的关键分子。然而hUCMSC-Exos干预RASFs会产生何种效应以及具体可能通过传递哪些miRNAs发挥作用、可能影响的靶基因有哪些尚有待进一步研究。目的:1.hUCMSC-Exos对RASFs生物学性状及功能的影响研究。2.hUCMSC-Exos干预RASFs前后差异表达miRNA及m RNA的筛选分析研究。方法:1.标本制备:(1)hUCMSC-Exos获取及鉴定:该研究选取于山西白求恩医院妇产科行剖宫产者的脐带组织进行原代培养,细胞贴壁大于90%时进行传代,选择P3-P5代细胞进行实验,通过流式细胞术鉴定hUCMSCs表面标记物。hUCMSCs培养在T75瓶中(10%的血清体系),汇合密度大于70%时,用PBS洗涤细胞2-3遍去除残留胎牛血清后添加无血清培养基,继续培养48小时后取细胞上清,经超滤管浓缩和差速离心后获取hUCMSC-Exos,从形态、粒径大小、表面蛋白、蛋白浓度几方面对所提取的Exos进行鉴定。(2)RASFs的获取及鉴定:无菌条件下收集6例RA患者滑膜组织进行原代培养,细胞贴壁大于90%时进行传代,选取第P3-P6代细胞进行实验。经流式细胞术鉴定RASFs细胞表面标记分子,经免疫荧光鉴定细胞纯度。2.hUCMSC-Exos干预RASFs后对其生物学性状及功能的检测:(1)实验分组:(1)细胞增殖、迁移、侵袭、凋亡能力检测部分:分为阴性对照组和hUCMSC-Exos干预组;在每一次单独实验中,选取3例不同患者的RASFs做生物学重复;实验重复3次;(2)细胞因子部分:分阴性对照组和hUCMSC-Exos干预组,选取6例不同患者的RASFs进行生物学重复。(2)对细胞增殖、迁移、侵袭、凋亡以及细胞因子的检测:运用活细胞工作站检测实验组与对照组细胞的增殖、迁移情况;用Transwell检测细胞侵袭能力;利用流式细胞术对细胞的凋亡进行检测;利用ELISA试剂盒检测细胞因子分泌情况。3.hUCMSC-Exos干预RASFs前后差异表达miRNAs及m RNAs的筛选分析研究:(1)实验分组:分阴性对照组和hUCMSC-Exos干预组,选取6例不同基因型患者来源的的RASFs进行生物学重复。(2)筛选差异表达miRNAs及m RNAs:首先利用Trizol法提取hUCMSC-Exos和RASFs中总RNA,并利用Illumina公司的Tru Seq RNA方法建库并进行small RNA及转录组测序分析,检测hUCMSC-Exos中的全部miRNAs,同时采用DESeq筛选对照组与干预组中差异表达的miRNAs及m RNAs进行分析,筛选具有统计学意义的差异表达的miRNAs和m RNAs(|log2FC|>1、P<0.05)。(3)联合分析:聚焦于分析hUCMSC-Exos通过传递miRNA对RASFs发挥作用的过程,将筛选出的差异miRNAs中表达上调的miRNAs与hUCMSC-Exos中的全部miRNAs取交集;针对交集差异miRNAs进行靶基因预测;将靶基因预测所得m RNAs与转录组测序所筛选出的差异m RNAs中的下调m RNAs取交集;最后,针对上一步所得交集m RNAs进行GO功能注释和KEGG通路分析。结果:1.标本鉴定:(1)hUCMSCs显微镜下形态呈纺锤形,流式鉴定表达CD105、CD73、CD90,而不表达CD34、CD14、HLA-DR,符合hUCMSC的鉴定标准。(2)hUCMSC-Exos形态呈“茶托样”结构,粒径大小在110.5nm,表达Alix、CD9、CD81、TSG101,符合Exos鉴定标准,浓度为1.8ug/ul。(3)RASFs显微镜下形态呈梭形,流式鉴定表达CD90和FAP-α,不表达CD68,符合RASFs的鉴定标准。2.hUCMSC-Exos对RASFs生物学性状及功能的影响:(1)对RASFs增殖能力的影响:与NC组相比,hUCMSC-Exos干预36小时后实验组细胞相对增殖比明显降低(P<0.05),hUCMSC-Exos干预会抑制RASFs的增殖能力。(2)对RASFs迁移、侵袭能力的影响:与NC组相比,hUCMSC-Exos干预组RASFs的迁移能力以及侵袭能力明显下降,差异具有统计学意义(P<0.05)。(3)对RASFs凋亡能力的影响:与NC组相比,hUCMSC-Exos干预组RASFs的凋亡率明显上升,差异具有统计学意义(P<0.05),hUCMSC-Exos干预促进了RASFs的凋亡。(4)对RASFs分泌细胞因子的影响:与NC组相比,hUCMSC-Exos干预组IL-6/IL-10/MMP-3/MMP-13/RANKL的表达水平差异无统计学意义(P>0.05)。3.hUCMSC-Exos干预RASFs前后差异表达miRNA及m RNA的筛选分析:与阴性对照组相比,hUCMSC-Exos干预后RA SF中差异表达的miRNAs有139个、差异表达的m RNAs共1711个,联合分析结果得出可能经hUCMSC-Exos传递至RASFs的miRNAs有13个,对其靶基因与转录组差异下调的m RNAs取交集结果显示可能在hUCMSC-Exos干预过程中发挥作用的靶基因有159个。对这159个基因进行GO功能注释和KEGG通路分析提示这些基因主要与信号转导、感染性疾病、癌症、内分泌系统、神经系统、免疫系统疾病以及细胞生长和死亡等通路密切相关。结论:1.hUCMSC-Exos可以抑制RASFs的增殖、迁移和侵袭能力,促进RASFs的凋亡能力,但对RASFs分泌细胞因子的能力影响不显著。2.基因测序及差异基因分析表明有13个miRNAs参与了hUCMSC-Exos干预RASFs的过程,且这些基因与细胞的生长发育调控密切相关。
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