振荡剪切应力诱导EPCs分泌的外泌体在EPCs向间质细胞转化中的作用及机制

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目的:研究振荡剪切应力(OSS)诱导人脐血来源的内皮祖细胞(EPCs)分泌的外泌体对EPCs发生内皮-间质转化(EndoMT)的影响及其作用机制。方法:(1)应用人外周血淋巴细胞分离液分离健康孕妇脐带血中的单个核细胞,接种于预包被有纤维粘连蛋白(Fn)的细胞培养瓶中,加入含10%胎牛血清的EGM-2完全培养基。倒置相差显微镜观察0 d,7 d,14 d的细胞形态;采用Di L-Ac-LDL和FITC-UEA-1双吞实验对EPCs进行鉴定;(2)将EPCs分为静止组(Static)和OSS干预组(OSS),实验前以无外泌体血清培养基孵育12 h。Flexcell flow STR-4000平行板流室系统对EPCs加载OSS(±3.5 dyne/cm2,1 Hz)干预12 h后,收集灌流液,冻干,利用exo Easy Maxi Kit试剂盒提取外泌体,电镜观察外泌体形态、纳米粒径电位分析仪检测外泌体大小、PKH26染色检测外泌体膜性结构,蛋白免疫印迹(WB)检测外泌体特异性蛋白CD9、CD81以及CD63的表达;(3)分别用静止组外泌体(Static-Exos)和OSS组外泌体(OSS-Exos)干预EPCs,Matrigel检测EPCs体外管腔形成能力;Ed U实验检测EPCs增殖功能;q RT-PCR及WB分别检测内皮细胞标记分子VE-cadherin、CD31和间质细胞标记分子α-SMA、SM22α基因及蛋白的表达;(4)构建裸鼠体内成血管动物模型,局部移植CM-Di L标记的EPCs,7 d后取移植物,冰冻切片免疫荧光染色检测内皮细胞标记分子v WF、CD31和间质细胞标记分子α-SMA、SM22α的表达;HE染色检测体内血管生成;(5)通过q RT-PCR检测两组外泌体(Static-Exos和OSS-Exos)中环状RNA Circ-1199的表达。然后将两组外泌体分别加入到EPCs培养基中,利用CY3标记的Circ-1199荧光探针和RNA.FISH试剂盒检测EPCs中Circ-1199的细胞定位及表达情况;(6)双荧光素酶报告基因检测Circ-1199和let-7g,以及let-7g和其下游靶基因HMGA2的靶向调控关系;再通过q RT-PCR检测Circ-1199、let-7g以及HMGA2的m RNA表达情况,WB检测HMGA2、p-Smad3/Smad3、Snail的蛋白表达。结果:(1)刚分离的单个核细胞呈悬浮的圆球状,7 d后部分细胞呈短梭形或小杆状,部分细胞聚集成集落;传代后的细胞呈现内皮细胞典型的铺路石样结构。细胞呈现Di L-Ac-LDL(红色荧光)及FITC-UEA-1(绿色荧光)双染阳性,提示培养的细胞为EPCs;(2)提取的外泌体,大小均一,结构完整,呈典型囊泡样结构;粒径集中在30~150 nm,平均峰值位于109.7±15.18 nm;表达外泌体特异性蛋白CD9、CD81以及CD63;PKH26染色阳性,并可被EPCs摄取;(3)与Static-Exos相比,OSS-Exos干预后降低EPCs的体外成血管能力(P<0.01),升高其增殖能力(P<0.01),表明OSS-Exos可抑制EPCs的成血管能力,促进其增殖;q RT-PCR和WB结果显示,OSS-Exos干预组EPCs的VE-cadherin、CD31等内皮细胞标记分子表达降低(P<0.05),而间质细胞标记分子α-SMA和SM22α的表达升高(P<0.05),提示OSS-Exos可诱导EPCs发生EndoMT;(4)裸鼠体内Matrigel移植物HE染色结果表明,OSS-Exos干预后,EPCs的体内成血管能力降低(P<0.05),提示OSS-Exos抑制EPCs的体内血管生成;免疫荧光染色结果显示,OSS-Exos预处理EPCs的v WF(P<0.01)、CD31(P<0.05)等内皮细胞标记分子表达降低,而间质细胞标记分子α-SMA和SM22α的表达升高(P<0.01),提示OSS-Exos促使EPCs发生了EndoMT;(5)q RT-PCR结果显示,与Static-Exos相比较,OSS-Exos中Circ-1199的表达水平较高(P<0.05);而将两组外泌体分别加入到EPCs培养基后,RNA.FISH结果表明,Circ-1199主要定位于EPCs细胞质内,且OSS-Exos干预组EPCs内Circ-1199的表达量更高(P<0.05);(6)双荧光素酶报告基因检测结果表明,Circ-1199与let-7g可以靶向结合,let-7g也可以和HMGA2 m RNA的3’UTR靶向结合。OSS-Exos干预EPCs后,q RT-PCR检测结果显示EPCs内Circ-1199的表达水平升高(P<0.05),let-7g的表达水平下降(P<0.001),而let-7g靶基因HMGA2的表达量则明显增高(P<0.01);WB检测结果表明,HMGA2(P<0.01)、p-Smad3/Smad3(P<0.05)、Snail(P<0.05)的蛋白表达均显著上调。结论:(1)应用exo Easy Maxi Kit试剂盒可有效分离纯化EPCs外泌体;(2)体外及体内实验结果均证实,OSS-Exos可诱导EPCs发生EndoMT,进而抑制EPCs的成血管能力,促进其增殖;(3)OSS-Exos可能是通过其富集的Circ-1199发挥分子“海绵”效应来吸附let-7g,从而解除let-7g对靶基因HMGA2的抑制作用,进而激活EndoMT相关转录因子p-Smad3/Smad3、Snail的表达,诱导EPCs发生EndoMT。
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