臍帶間充質干細胞來源外泌體對腦出血后HT22海馬神經元細胞損傷具有保護作用
發布時間：
2022-03-30
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背景∶
研究證明間充質干細胞來源外泌體可抑制神經炎癥和腦出血損傷，目前關于間充質干細胞來源外泌體通過血紅素加氧酶1介導對腦出血后HT22小鼠海馬神經元細胞系保護作用機制的研究較少。
目的∶
探討臍帶間充質干細胞來源外泌體對腦出血后HT22海馬神經元細胞的保護作用及其機制。
概述：
腦出血是一種高致死率和致殘率的疾病"，全球每10 萬人中就有10-20個人發生腦出血12，腦出血在中國占所有住院腦卒中患者的18.8%-47.6%P，該疾病發病兇險，預后效果差，給社會和家庭都帶來了沉重的負擔。雖然目前仍缺乏有效降低死亡和殘疾發生的治療方案，但間充質干細胞治療有望促進腦出血患者的神經功能恢復。
間充質干細胞可以通過神經發生、血管生成、抗炎癥和抗凋亡機制促進神經網絡重建和神經功能恢復，但其具有多分化潛能，存在形成腫瘤的風險。間充質干細胞分泌的外泌體是一種囊泡狀結構，內含豐富的生物活性物質，這些物質被驗證可作為有用的治療劑、藥物輸送工具等，此外，外泌體具有抗凍融的特性使其使用極為方便，并且它可以穿過血腦屏障，用于神經系統疾病治療更占優勢154，而且具有更高的安全性1。
目前臍帶間充質干細胞是外泌體來源的理想選擇，其在基因表達層面差異最小，且采集臍帶的過程不會對人體造成傷害圖。近年來有研究證實間充質干細胞來源外泌體能一定程度上改善腦出血后白質纖維完整性及促進神經功能恢復，并且外泌體的蛋白質組學分析確定了2000多個可能與大腦修復功能有關的蛋白質1。
目前間充質干細胞來源外泌體治療腦出血的潛在機制主要是通過外泌體內的 miRNAs 產生抗凋亡、神經發生、血管生成和抗炎癥作用。
腦出血后除血腫帶來的原發性損傷外，繼發性腦損傷更不容忽視，繼發性損傷能進一步促進細胞凋亡、炎癥發生以及神經元的變性與解體，而維持神經元正常的形態和功能對腦出血后的神經功能恢復有著重要作用嗎，因此有必要對腦出血后HT22海馬神經元細胞損傷的機制進行研究。
目前關于腦出血繼發性損傷機制的研究較多，腦出血后晚期腦水腫主要與血紅素降解產物有關，而血紅素降解過程中所需的限速酶為血紅素加氧酶1（heme oxygenase-1，HO-1），一般情況下它在大腦中表達極低，而在腦出血后顯著增加，且 3-7 d達到峰值。同時，血紅素加氧酶1與氧化應激、炎癥、細胞凋亡過程等密切相關。除此之外，抑制血紅素加氧酶1表達可在一定程度上抑制腦出血炎癥反應及其神經損傷17。
該研究通過尾靜脈注射臍帶間充質干細胞來源外泌體治療小鼠腦出血動物模型，采用蛋白免疫印跡法檢測腦出血后損傷側海馬組織內血紅素加氧酶1及炎性分子高遷移率組蛋白B1、Toll樣受體4的表達∶體外予以臍帶間充質干細胞來源外泌體預處理小鼠HT22海馬神經元細胞細胞 （HT22細胞）;然后用氯高鐵血紅素刺激 HT22細胞，采用蛋白免疫印跡法檢測 HT22細胞中血紅素加氧酶1的表達∶慢病毒轉染敲低 HT22細胞中血紅素加氧酶1的表達，然后予以臍帶間充質干細胞來源外泌體預處理HT22細胞，再用氯高鐵血紅素刺激HT22細胞，采用蛋白免疫印跡法檢測HT22細胞中血紅素加氧酶1的表達，通過上述實驗探討臍帶間充質干細胞來源外泌體對腦出血后損傷側HT22海馬神經元細胞的保護作用及相關機制。
方法∶
①自體血注射建立小鼠腦出血模型，在腦出血后8 h尾靜脈注射臍帶間充質干細胞來源外泌體，在腦出血后24 h，4 d及30d采用蛋白免疫印訪法檢測血紅素加氧酶1、高遷移率組蛋白B1和Toll樣受體4的表達;
②體外應用氯高鐵血紅素建立小鼠HT22海馬神經元細胞細胞（HT22細胞）腦出血模型，在造模前給予臍帶間充質干細胞來源外泌體預處理12 h，然后給予氯高鐵血紅素刺激HT22細胞6h;蛋白免疫印跡法檢測血紅素加氧酶1的表達;
③慢病毒轉染HT22細胞使血紅素加氧酶1低表達，然后同樣給予臍帶間充質干細胞來源外泌體預處理12 h，氯高鐵血紅素刺激6h，蛋白免疫印跡法檢測血紅素加氧酶1的表達。
結果與結論∶
（1）在腦出血后24 h，4 d及30 d時，損傷側海馬組織中血紅素加氧酶1表達量顯著升高（均P<0.05），與假手術組比較，腦出血組小鼠在腦出血后第4天血紅素加氧酶1、高遷移率組蛋白B1和Toll樣受體4蛋白表達顯著升高（均P< 0.05），與腦出血組相比，腦出血+外泌體組血紅素加氧酶1、高遷移率組蛋白B1和Toll樣受體4蛋白表達顯著降低（均P<0.05）;
（2）體外腦出血模型中，與對照組比較，氯高鐵血紅素+PBS組HT22細胞中血紅素加氧酶1蛋白表達顯著升高，與氯高鐵血紅素+PBS組比較，氯高鐵血紅素+外泌體組HT22細胞中血紅素加氧酶1 蛋白表達明顯降低（均P< 0.05）;
（3）慢病毒轉染HT22細胞高敲低血紅素加氧酶1表達后，敲低血紅素加氧酶1+氯高鐵血紅素+PBS組與高敲低血紅素加氧酶1+氯高鐵血紅素+外沙體組的血紅素加氧酶1蛋白表達無顯著差異;
（4）結果表明，臍帶間充質干細胞來源外泌體對腦出血后HT22海馬神經元細胞損傷具有保護作用，其機制可能是與血紅素加氧酶1調節高遷移率組蛋白B1及Toll樣受體4相關炎性通路有關。
關鍵詞∶間充質干細胞;外泌體;腦出血;海馬;血紅素加氧酶1;炎性通路
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