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溃疡性结肠炎(Ulcerative Colitis,UC)是一种慢性非特异性肠道炎症性疾病,发病率逐年升高,发病机制复杂,尚无彻底无副作用的治愈疗法,是全球一大公共卫生问题。近年来,间充质干细胞源性外泌体(Mesenchymal Stem Cells derived Exosomes,MSC-Exos)因具有类似于来源干细胞的抑制炎症、调节免疫紊乱及促进黏膜修复等活性以及良好的生物相容性、低免疫原性、强穿透性、无恶性分化风险等优势在UC治疗领域备受关注。然而口服MSC-Exos易受胃肠道酸碱度、酶类物质的影响而失活,目前给药方式以静脉注射为主,这种给药方式不仅会导致MSC-Exos生物利用度低,且具有一定的创伤性。因此,本课题在充分利用MSC-Exos的生物活性的基础上,尝试解决口服给药和结肠靶向的难题,对于实现药物定位释放、提高生物利用度、降低毒副作用,提高疗效具有十分重要的科学意义和应用价值。主要研究如下:(1)人胎盘间充质干细胞源性外泌体(Human placental mesenchymal stem cells derived exosomes,Hpl MSC-Exos)体外抗炎活性及机制研究。通过超速离心法分离提取Hpl MSC-Exos,并利用透射电子显微镜(TEM)、纳米粒子追踪技术(NTA)、蛋白免疫印迹法(Western blot,WB)进行表征,MTT法检测Hpl MSC-Exos的细胞毒性。采用脂多糖(LPS)诱导RAW264.7建立细胞炎症模型,将Exos与RAW264.7细胞共培养,分别使用ELISA法检测炎症因子白介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素10(IL-10)的分泌,q RT-PCR法检测Il-6、Tnf-α、Il-10、诱导型一氧化氮合酶(Inos)m RNA的表达,Griess法检测一氧化氮(NO)的分泌,WB检测巨噬细胞极化相关蛋白、炎症相关信号通路和相关凋亡蛋白的表达,免疫荧光法(IF)检测核因子κB(NF-κB)p65的核转位。结果表明,从Hpl MSCS培养液上清中成功提取了Hpl MSC-Exos。Hpl MSC-Exos无细胞毒性,能够抑制促炎因子和NO的分泌及转录水平的表达,促进抗炎因子的分泌和转录水平的表达,抑制巨噬细胞向M1型极化、toll样受体4(TLR4)介导的丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)/NF-κB和磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/Akt的激活和NF-κB p65的核转位,以及细胞凋亡,从而发挥抗炎活性。(2)Lb L-Exos自组装聚合物的制备、表征与生物学性能评价。利用氧化法制备氧化魔芋葡甘聚糖(OKGM),傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(~1H-NMR)对氧化产物OKGM进行表征。利用逐层封装(Lb L)技术封装Hpl MSC-Exos制备Lb L-Exos并进行表征,MTT法检测细胞毒性。采用Zeta电位检测Lb L-Exos外层膜OKGM的酶降解,在模拟胃液和肠液中进行Lb L-Exos的稳定性和释放的研究。利用ELISA和q RT-PCR检测释放后Exos的抗炎活性。通过激光共聚焦显微镜观察Exos被RAW264.7和HT-29细胞的摄取情况。结果表明,OKGM及Lb L-Exos自组装聚合物被成功制备。OKGM能被β-甘露糖酶特异性降解。Lb L-Exos无细胞毒性,生物相容性好,具有良好的稳定性和缓释性,且释放后的Exos仍具有抗炎活性。Hpl MSC-Exos还能被巨噬细胞和肠上皮细胞摄取。(3)Lb L-Exos自组装聚合物对C57BL/6J小鼠溃疡性结肠炎的治疗作用。利用3%葡聚糖硫酸钠(DSS)建立C57BL/6J小鼠结肠炎模型。通过H&E染色观察结肠病理学情况,小动物活体成像观察Lb L-Exos的体内定位,检测结肠中丙二醛(MDA)和谷胱甘肽(GSH)的含量,ELISA法检测血清和结肠中炎症因子的分泌,Griess法检测血清和结肠中NO的含量,q RT-PCR法检测结肠中炎症因子和i NOS转录水平的表达,免疫组化法(IHC)检测髓过氧化物酶(MPO)以及巨噬细胞极化相关蛋白的表达,流式细胞术检测脾巨噬细胞亚型,WB检测炎症相关信号通路蛋白以及凋亡蛋白的表达,免疫荧光法检测肠紧密连接蛋白(ZO-1)的强度,TUNEL法检测肠细胞凋亡情况。结果表明,口服Lb L-Exos能改善结肠炎小鼠的一般情况,且能归巢至结肠。Lb L-Exos能调节氧化应激水平,抑制促炎因子和NO的分泌及转录水平的表达、脾与结肠组织巨噬细胞的M1型极化、MAPK/NF-κB信号通路的激活,同时上调ZO-1蛋白的表达,还能抑制结肠组织的凋亡,从而改善DSS诱导的结肠炎。综上所述,Hpl MSC-Exos可以通过抑制TLR4介导的MAPK/NF-κB和PI3K/Akt的激活来发挥抗炎作用;通过Lb L技术制备的Lb L-Exos这种新型口服靶向给药系统,具有良好的生物相容性、稳定性、缓释性、抗炎性和靶向性,提高了Hpl MSC-Exos的生物利用度,充分发挥抗炎特性,缓解了DSS诱导的小鼠结肠炎。为未来治疗溃疡性结肠炎等胃肠道疾病提供了一种口服给药的新策略。