地塞米松处理的中性粒细胞来源囊泡的抗炎活性评价

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细胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EVs)是细胞分泌的具有膜结构的纳米级小泡,直径在30-2000nm范围内,包括外泌体(Exosomes),微囊泡(Microvesicles,MVs)和凋亡小体(Apoptotic Bodies)。细胞外囊泡中携带蛋白质、脂质、mi RNA、lnc RNA和DNA等多种生物分子,其封闭膜结构能有效保护相应生物分子活性;同时EVs能够继承亲代细胞的受体和配体,并由于其纳米级别尺寸,有助于其在体内穿越各种生理屏障并能在特定器官及组织细胞中富集,所以细胞外囊泡可通过其包裹的生物分子调控靶细胞功能,是重要的细胞间通讯交流方式。此外,作为一种天然的生物囊泡,EVs还具有低毒性和低免疫原性、生物相容性好等优点,因此基于细胞外囊泡的生物疗法具有很好的临床应用前景。目前,大量研究通过筛选特定细胞种群或通过细胞工程化改造制备新型囊泡,并进一步探索其潜在生物治疗效果。中性粒细胞是机体重要的免疫细胞种群,由于其具有很强的趋化性,能在发病早期跨血管内皮细胞到达病灶部位,所以在炎症相关疾病以及抵御病原物感染过程中发挥重要作用。中性粒细胞跨血管迁移至病变部位首先需要黏附于病变部位的血管内皮细胞,现已明确其黏附过程是由于中性粒细胞表面高表达的整合蛋白β2(Integrinβ2)和内皮细胞上的细胞间黏附分子(Intercellular Adhesion Molecule 1,ICAM-1)通过配体-受体结合,随后细胞变形逸出血管到达炎症组织部位。中性粒细胞来源细胞外囊泡可继承中性粒细胞膜的性质,比如中性粒细胞来源细胞外囊泡表面同样富含Integrinβ2,提示其同样具有较好的炎症组织靶向性能。但是细胞外囊泡的制备效率一直是制约其大规模应用的关键因素。最近有研究采用物理方法氮吹法制备中性粒细胞来源的囊泡,可有效提升制备效率,并能有效包裹抗炎药物,但该方法会造成囊泡形成过程中部分表面活性组分及内部保留的亲本细胞来源生物分子的丢失,该方法分离获得的囊泡是类细胞囊泡,并不能真实反映细胞外囊泡的功能特性,所以寻找新的刺激物在保证囊泡继承亲本细胞特性的同时并能有效提升其产生效率显得尤为重要。在本论文中,首先利用全反式维甲酸(All-trans Retinoic Acid,ATRA)诱导人早幼粒白血病细胞系HL-60得到成熟的中性粒细胞;随后用地塞米松(Dexamethasone,以下记作Dex)处理中性粒细胞,可诱导出高表达抑炎因子IL-10和TGF-β的中性粒细胞。然后,本研究使用超速离心法提取得到EVs,通过透射电镜(TEM)和纳米颗粒追踪技术(NTA)对中性粒细胞来源EVs的形貌粒径进行表征,粒径结果显示中性粒细胞EVs接近150nm,并且地塞米松处理组EVs比未处理组EVs粒径分布更均匀,同时产率提升至少10倍。Western Blot对其表面标志物进行鉴定发现,不同处理的胞外囊泡表面富含EVs的特征性蛋白以及整合蛋白Integrinβ2。以上结果提示通过超速离心法成功获取中性粒细胞外囊泡。接下来本研究针对中性粒细胞来源EVs中所含细胞因子和其生物学性能进行检测,结果表明地塞米松处理组相较于未处理组其EVs中IL-10和TGF-β水平显著提升;细胞黏附实验结果显示中性细胞来源EVs可高效黏附至炎症激活的血管内皮上,将有助于其靶向特定炎症部位。最后,本研究针对中性粒细胞来源EVs的免疫调节活性进行检测,结果显示地塞米松处理组EVs与未处理组相比能显著下调活化的人脐静脉内皮细胞的IL-1β、IL-6等炎症因子水平,亦能显著抑制巨噬细胞中促炎细胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α分泌,同时促进IL-10分泌增加,该结果提示地塞米松处理得到的中性粒细胞EVs具有很好的抑制炎症活性。综上所述,本论文建立了一种基于地塞米松诱导中性粒细胞产生功能性胞外囊泡的新策略,功能实验证实了该EVs具有很好的血管内皮细胞粘附性能和抗炎活性,因此有望发展成为一种新型的生物治疗技术,可用于炎性相关疾病的临床治疗。
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