【摘 要】
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目的间充质干细胞外泌体（mesenchymal stem cell-derived exosomes,MSC-EXO）已成为治疗心肌梗死（myocardial infarction,MI）的新策略。我们前期研究表明,Hemin,一种有效的血红素加氧酶-1（HO-1）的诱导剂,预处理可增强MSCs对MI小鼠的心脏保护作用。本研究旨在探讨Hemin预处理的MSC-EXO（Hemin-MSC-EXO）对
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目的间充质干细胞外泌体（mesenchymal stem cell-derived exosomes,MSC-EXO）已成为治疗心肌梗死（myocardial infarction,MI）的新策略。我们前期研究表明,Hemin,一种有效的血红素加氧酶-1（HO-1）的诱导剂,预处理可增强MSCs对MI小鼠的心脏保护作用。本研究旨在探讨Hemin预处理的MSC-EXO（Hemin-MSC-EXO）对MI的治疗作用,并探讨其潜在机制。方法本研究分别从MSCs和Hemin-MSCs培养基的上清液中分离、纯化EXO并进行鉴定。通过结扎小鼠的左冠状动脉前降支（LAD）建立MI小鼠模型。超声心动图检查检测MI小鼠的心脏功能;Masson三色（Masson trichrome）染色法检测MI组织纤维化面积;衰老相关的β-半乳糖苷酶（Senescence associatedβ-galactosidase,SA-β-gal）染色、肌钙蛋白（Troponin）/p21 双染色、蛋白免疫印迹（Western Blotting）法检测心肌组织及心肌细胞的衰老情况;透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope,TEM）检测心肌组织线粒体形态结构。在体外,通过Mitotracker Green染色法检测无血清低氧（serum deprivation and hypoxia,SD/H）条件下培养的新生小鼠心肌细胞（Neonate Mouse Cardiomocytes,NMCMs）的线粒体形态;SA-β-gal测定NMCMs的衰老情况;Western Blotting检测衰老相关蛋白p21、p16蛋白表达水平;miRNA测序及生信技术筛选MSC-EXO 及 Hemin-MSC-EXO 中差异表达的 miRNAs;RT-PCR 法检测miR-183-5p的表达水平。结果MSC-EXO及Hemin-MSC-EXO的形态、大小及粒径分布均符合EXO的特征,均表达EXO标志蛋白Alix、TSG101、CD63、CD81。Hemin预处理增加了MSC-EXO颗粒浓度和EXO标志蛋白的表达,提高了 MSC-EXO的产生。与MSC-EXO相比,注射Hemin-MSC-EXO可显著改善MI小鼠心脏收缩功能、减少心肌梗死面积、增加毛细血管密度。MSC-EXO和Hemin-MSC-EXO在体内、体外均可减轻心肌细胞衰老和线粒体分裂,miRNA测序结果显示,Hemin-MSC-EXO中的miR-183-5p水平显著高于MSC-EXO。下调miR-183-5p可以降低Hemin-MSC-EXO对SD/H诱导的心肌细胞线粒体分裂介导的细胞衰老的保护作用。高迁移率族蛋白B1（HMGB1）在Hemin-MSC-EXO处理的心肌组织中的表达量明显低于MSC-EXO处理组。HMGB1为miR-183-5p潜在的靶基因之一。机制上,Hemin-MSC-EXO将miR-183-5p传递到受体心肌细胞中,通过调控HMGB1/ERK/Drp1通路部分抑制SD/H诱导的心肌细胞衰老。此外,敲低miR-183-5p降低了 Hemin-MSC-EXO对MI小鼠的心脏保护作用。结论我们的研究表明,Hemin-MSC-EXO在治疗MI方面优于MSC-EXO。Hemin-MSC-EXO通过miR-183-5p调控HMGB1/ERK/Drp1通路抑制心肌细胞线粒体分裂,减轻心肌细胞衰老,从而提高MI小鼠的心脏功能。MSC-EXO在修复梗死后心脏功能异常方面具有较好的应用价值,而使用Hemin体外修饰MSC-EXO可以提高MSC-EXO对心肌梗死的治疗效果。
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