脂肪间充质干细胞外泌体对脓毒症急性肾损伤的保护作用及机制研究

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目的:阐明脂肪间充质干细胞外泌体(adipose-derived mesenchymal stem cell-derived exosomes,AMSCs-Exos)对脓毒症急性 肾损伤(sepsis-induced acute kidney injury,SAKI)的修复作用及其可能的分子机制。方法:抽脂术获取人体脂肪组织,分离纯化AMSCs并鉴定,超速离心方法提取AMSCs培养液中的外泌体并鉴定。使用细菌脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs),建立体外脓毒症细胞模型,予以AMSCs-Exos共同培育,免疫印迹法(western blot,WB)、酶联免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)及免疫组化检测各组AMSCs-Exos干预前后,细胞模型中沉默信息调节因子2同源体1(silent mating type information regulation2 homolog1 synthase,SIRT1)、核转录因子 p65蛋白(nuclear factor kappa B p65protein,NF-κB p65)及炎症、凋亡相关因子的变化情况;细胞模型中应用选择性SIRT1小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)片段转染SIRT1,再次检测细胞模型中SIRT1、NF-κB p65及炎症、凋亡相关因子的变化情况。应用盲肠结扎和穿孔术(cecal ligation and puncture,CLP)构建体内小鼠脓毒症动物模型,检测模型小鼠的肝、肾功能及肾组织HE染色进行评估;CLP模型组尾静脉注射AMSCs-Exos,检测注射前后,各组动物模型中SIRT1、NF-κBp65及炎症、凋亡相关因子的变化情况;予以SIRT1活性抑制剂EX527预处理后给予AMSCs-Exos,检测小鼠SIRT1、NF-κB p65及炎症、凋亡相关因子的变化情况。结果:1、AMSCs贴壁生长并呈长梭形、形态类似成纤维细胞,流式细胞术鉴定符合干细胞特性。AMSCs-Exos鉴定结果:透视电镜观察为双凹圆盘状,纳米颗粒跟踪分析技术(nanoparticle tracking analysis,NTA)表明其直径在100nm左右,WB检测CD63、CD81 阳性,β-actin阴性。2、LPS刺激HUVECs造模,培养24h后,SIRT1水平降低,与LPS组比较,应用AMSCs-Exos进行干预后,SIRT1及抑凋亡因子Bcl-2水平升高,NF-κB p65、炎症因子TNF-α及促凋亡因子Bax、Cleaved Caspase-3下降(P<0.001)。SIRT1 siRNA转染后LPS刺激造模,AMSCs-Exos的作用消失。3、CLP造模小鼠一般情况随着造模时间延长逐渐变差,死亡率增加。肝、肾功能指标随时间推移逐渐升高。造模后各时间点小鼠血清炎症因子TNF-α、IL-6、MCP-1逐渐升高。HE染色表明模型组出现肾损伤表现,至24h达高峰。4、小鼠造模后24h,Sham+Exos组与Sham组相比,一般情况、存活率与肾组织HE染色均无显著性改变。CLP组小鼠的一般情况变差、存活率降低,血清肝、肾功能指标升高,予以AMSCs-Exos处理后,有显著改善。ELISA结果显示,与Sham组比较,CLP组小鼠肾组织中TNF-α、IL-6及MCP-1浓度升高,CLP+Exos组肾组织中各炎性因子水平下调,差异均具有统计学意义(P<0.05)。HE染色病理可见,CLP组肾脏组织形态受损,予以AMSCs-Exos处理后,有显著改善。免疫组化结果提示,CLP组肾脏组织中各炎症因子浸润较Sham组明显加重,予以AMSCs-Exos处理后,显著改善。WB结果提示,CLP组术后SIRT1、Bcl-2蛋白水平显著下调,NF-κB p65、TNF-α、Bax、Cleaved Caspase-3/Caspase-9上调,予以AMSCs-Exos处理后,SIRT1、Bcl-2蛋白水平升高,NF-κB p65、TNF-α、Bax、Cleaved Caspase-3/Caspase-9下调,差异均具有统计学意义(P<0.05)。EX527预处理后CLP造模,AMSCs-Exos的作用消失。结论:1、成功获取AMSCs-Exos。2、AMSCs-Exos可以通过激活SIRT1/NF-κB信号通路抑制血管内皮细胞炎症因子和凋亡因子的表达,改善内皮细胞损伤。3、CLP手术成功制备SAKI小鼠模型。4、AMSCs-Exos可以通过激活SIRT1/NF-κB信号通路抑制小鼠SAKI炎症反应及细胞凋亡,减轻小鼠急性肾损伤。
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