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目的:分析来自M2型巨噬细胞表型的外泌体在膝关节骨性关节炎大鼠中的作用,并探讨其发挥作用的可能机制,从而为M2型巨噬细胞表型的外泌体治疗膝关节骨性关节炎提供新的思路和方向。方法:1.动物和分组:本研究使用的8周(雄性,200-220g)SD大鼠和膝骨关节炎(KOA)大鼠均购自青海大学动物中心。实验动物分为空白组(SD大鼠,Blank)、KOA大鼠模型组(Model)、M2巨噬细胞治疗组(Model+M2-cell)、M2巨噬细胞外泌体治疗组(Model+M2-exo)、治疗组。2.细胞分离、鉴定、培养和处理;3.流式细胞术;4.外泌体分离鉴定;5.ELISA检测;6.H&E检测;7.Van-Gieson分析;8.TUNEL Alexa Fluor 488染色;9.免疫组化分析。结果:1.从大鼠的股骨和胫骨中成功提取骨髓间充质干细胞,在体外获得M2型巨噬细胞,利用在IL-4刺激后,M0型巨噬细胞中CD206蛋白的荧光明显增强,约80%的M0型巨噬细胞被成功极化为M2型。为了进一步证明M0型巨噬细胞被成功极化为M2型,与M0型巨噬细胞比较,在IL-4刺激M0巨噬细胞后,M2巨噬细胞标志物精氨酸酶(Arginase)和CD206在mRNA水平上显著升高(p≤0.0001);2.从M2型巨噬细胞上清液获得外泌体提取物,通过western blot、投射电镜和动态激光光散射仪(DLS)对M2型巨噬细胞来源外泌体进行鉴定和观察,WB检测到了CD63、CD81、和CD9的表达,表明外泌体的提取成功。3.进一步研究M2-exo对关节的局部抗炎作用,结果表明:与空白组(blank)大鼠相比,KOA模型组(model)大鼠关节的IL-1β、IL-6、TNF-α水平显著升高(p<0.05)。在M2细胞注射组(model+M2-cell)中,这三种促炎因子的水平略有下降。与空白组比较,M2-exo注射组(model+M2-exo)促炎细胞因子IL-1β,IL-6和TNF-α在大鼠的关节组织中显著降低(p<0.05),这三种促炎因子的平均浓度为7.13±0.21pg/mL、24.23±0.22pg/mL和76.12±0.31pg/mL(p<0.05);4.组织化学检测M2巨噬细胞外泌体对KOA大鼠关节软骨的修复作用,结果表明:与空白组(blank)相比,模型组(model)软骨层完全缺损,无潮线,大量纤维组织增生。在模型组的基础上M2细胞治疗组(model+M2-cell)软骨层厚度不同,关节软骨浅表缺损,纤维组织增生,潮线不完整。5.利用H&E染色观察关节软骨的组织病理变化,空白组(blank)关节软骨结构完整,表面被覆薄层透明软骨,关节面光滑,未见明显软骨缺损、软骨细胞坏死及纤维增生等病理改变;模型组(model)有关节软骨侵蚀,局部广泛坏死,软骨细胞丢失,软骨细胞簇不规则排列。在模型组基础上M2细胞治疗组(model+M2-cell)关节软骨侵蚀,软骨表面不均匀,部分软骨细胞坏死。通过对M2-exo(model+M2-exo)处理下,这些反应消失了,关节软骨结构完整,表面被覆薄层透明软骨,关节面光滑,结构较为清晰,软骨细胞分布均匀等病理改变。6.通过TUNEL染色与空白组(blank)相比,模型组(model)有最强的绿色荧光,M2巨噬细胞注射组(model+M2-cell)荧光减少(p<0.05),而绿色荧光的强度在M2-exo治疗组(model+M2-exo)显著减少(p<0.001),几乎与空白组相同,表明M2-exo对关节软骨细胞凋亡具有一定的保护作用;7.对关节软骨组织中骨形成相关蛋白进行了免疫组化检测后发现,与空白组(blank)相比,模型组(model)中Aggrecan、SOX6、Runx2的表达水平下降(p<0.05)。与模型组相比,Aggrecan、SOX6和Runx2在M2细胞处理组(model+M2-cell)和M2-exo(model+M2-exo)中均升高,其中M2-exo处理组具有显著诱导效果(p<0.05),但与空白组相比,模型组(modle)中MMP-13的表达量最高(p<0.05),而在其它组中表达量下降;8.通过采用westernblot和qRT-PCR来验证PI3K/Akt/mTOR通路蛋白和mRNA的变化,与空白组(blank)相比,模型组(model)中PI3K、AKT、mTOR的mRNA表达水平升高,而M2细胞处理组(model+M2-cell)有一定的下降趋势。与模型组相比,M2-exo(model+M2-exo)显著下调了PI3K、AKT、mTOR的mRNA表达水平(p<0.05),使他们接近空白组水平。结论:1.M2巨噬细胞来源的外泌体在KOA大鼠中发挥保护作用。2.M2巨噬细胞来源的外泌体可能通过下调PI3K/Akt/mTOR通路对KOA大鼠发挥保护和治疗作用。