JID | MSC外泌体靶向 TGF-β1/Smad2 治疗雄激素性脱发

lyw 107 2026-03-21 13:36:05

雄激素性脱发(Androgenic AlopeciaAGA)是常见的脱发类型,受遗传和环境因素影响,目前治疗方法效果有限,近期文章报道脂肪MSC外泌体(ADMSCs-Exo)为 AGA 治疗带来新希望。

近期,中国医科大学第一医院的科学家团队在 The Journal of Investigative Dermatology 杂志上发表的“Mir-574-3p and Mir-125a-5p in Adipose Derived Mesenchymal Stem Cell Exosomes Synergistically Target TGF-β1/Smad2 Signaling Pathway for the Treatment of Androgenic Alopecia”(ADMSCs-Exo中MiR-574-3p和MiR-125a-5p协同靶向TGF-β1/Smad2信号通路治疗雄激素性脱发)文章,该研究发现 ADMSCs-Exo 能通过携带的 miR-574-3p  miR-125a-5p 协同靶向 TGF-β1/Smad2 信号通路,对 DHT(双氢睾酮,雄激素代谢产物)诱导的毛囊损伤及 AGA 小鼠模型起到治疗效果。为未来开发更精准有效的脱发治疗方法提供了重要依据和方向。

01  

研究结果

 

药物:ADMSCs-Exo

研究目的:探索ADMSCs-Exo对雄激素性脱发的治疗作用及其潜在机制

外泌体来源:脂肪间充质/基质细胞

外泌体分离方法:超速离心

外泌体质量控制:TEM,NTAWB

给药方式:体外实验:将外泌体直接添加到细胞培养液中,与 DPCs 共培养;体内实验:对小鼠进行皮下注射给药,将外泌体注射到小鼠背皮肤的皮下组织

给药剂量:体外实验:40μg/ml  ADMSC-Exo  ADMSCsAd-Exo处理DPCs;体内实验:以 800 μg/ml 外泌体浓度配制,每天每只小鼠接受200μg 剂量,通过皮下注射方式给药,共注射 10 个不同部位

治疗对象: DHT 诱导的 AGA 小鼠模型

疾病类型:雄激素性脱发(AGA

关键治疗分子:ADMSCs-Exo 中的miR-574-3p  miR-125a-5p

治疗机制:ADMSCs-Exo 通过其携带的miR-574-3p  miR-125a-5p 协同靶向TGF-β1/Smad2 信号通路,抑制该通路的激活,从而缓解 DHT  DPCs 的损伤以及对小鼠毛囊生长的抑制作用,促进毛囊进入生长期,实现对 AGA 的治疗效果

ADMSCs-Exo  DHT损伤 DPCs 的修复作用

研究中, ADMSCs 经诱导分化为脂肪细胞(ADMSCsAd),并从其培养液中分离出外泌体 ADMSCsAd-Exo。实验发现,DHT 可使毛乳头细胞(DPCs)活力、数量下降, ADMSCs-Exo 能促进 DPCs 增殖,提高细胞数量,逆转 DHT 对细胞活力的抑制,而 ADMSCsAd-Exo 无此效果。下图展示了不同处理条件下 DPCs 的细胞计数、划痕实验和衰老染色结果。从图中可直观看到,ADMSCs-Exo 处理组的细胞数量和活力相较于 DHT 组有明显恢复,划痕面积减小,衰老相关染色强度降低,表明 ADMSCs-Exo  DHT 损伤的 DPCs 具有修复作用。

ADMSCs-Exo ADMSCsAd-Exo  DHT 诱导损伤 DPCs 体外修复作用的差异。a):在 DHT 作用下以及经ADMSCs-Exo  ADMSCsAd-Exo 处理后,观察 DPCs 的形态变化。(b):对 DHT 作用下以及经ADMSCs-Exo  ADMSCsAd-Exo 处理后的DPCs 进行划痕实验分析。(c):对 DHT 作用下以及经 ADMSCs-Exo  ADMSCsAd-Exo 处理后的 DPCs 进行 β- 半乳糖苷酶染色。(d):测量不同处理条件下 DPCs 的细胞活力水平。(e):对不同处理条件下 DPCs 划痕生长区域进行统计分析。(f):确定不同处理条件下 DPCs 中蓝色染色细胞(表示衰老)的比例。(g):检测不同处理条件下 DPCs 的碱性磷酸酶(ALP)活性水平,以甘油醛 - 3 - 磷酸脱氢酶(GAPDH)作为加载对照。

ADMSCs-Exo  DHT抑制毛囊生长的影响

在体外毛囊(hair follicle, HF)器官培养实验中,DHT 显著抑制 HF 生长,ADMScs-Exo 可促进 HF 生长,拮抗 DHT 的抑制作用。动物实验中,DHT 处理的小鼠背部长毛延迟,ADMScs-Exo 能加速 AGA 小鼠 HF 进入生长期,增加毛发密度,而 ADMSCsAd-Exo 无此效果。下图呈现了不同处理条件下小鼠 HF 的生长情况及皮肤组织的 ALP 活性检测结果。通过观察小鼠背部长毛情况和测量 HF 生长长度等指标,发现 ADMSCs-Exo 处理组的小鼠 HF 生长状况优于其他组,ALP 活性也得到提升,进一步证实了 ADMSCs-Exo  HF 生长的促进作用。
 

ADMSCs-Exo  ADMSCsAd-Exo  DHT 诱导毛囊损伤修复影响的比较分析。a):在 DHT 作用下以及经ADMSCs-Exo  ADMSCsAd-Exo 处理后,对小鼠 HF 器官进行体外培养。(b):记录经ADMSCs-Exo  ADMSCsAd-Exo 处理后DHT 诱导 HF 损伤的小鼠背皮肤的形态观察结果。(c):统计分析显示,在特定条件下小鼠 HF 器官中 HF 生长长度存在显著差异。(d):在不同处理条件下对小鼠背皮肤的 ALP 活性进行比较评估。(e):对不同处理条件下小鼠背皮肤切片进行苏木精 - 伊红(H&E)染色,标尺 = 100 μm。(f):对不同处理条件下小鼠背皮肤中 HF 长度进行统计分析。(g):对不同处理条件下小鼠背皮肤中毛乳头直径进行统计分析。

ADMSCs-Exo 通过抑制TGF-β1/SMAD2 信号通路发挥作用

研究人员检测了 DHT 处理及两种外泌体作用后毛乳头细胞(DPCs TGF-β1 及其下游靶标蛋白的表达水平,发现 DHT 可促进 TGF-β1 信号通路激活,而 ADMSCs-Exo 能降低相关蛋白表达,抑制该通路激活,ADMCSAd-Exo 则无此效果。在小鼠皮肤组织中也观察到类似结果。下图通过 Western blot 和免疫荧光染色展示了 TGF-β1  p-SMAD2 等蛋白的表达情况。从图中可看出,ADMSCs-Exo 处理能显著降低 TGF-β1  p-SMAD2 的表达水平及荧光强度,说明其通过抑制TGF-β1/SMAD2 信号通路发挥对 DHT 引起的损伤的修复作用。

ADMSCs-Exo 通过抑制 TGF-β1/SMAD2 信号通路修复 DHT 诱导的 DPCs  HF 损伤。a):通过西方印迹(Western blot)分析检测在各种条件下 DPCs  TGF-β1/SMAD2 信号通路蛋白的表达水平,包括 TGF-β1SMAD2、磷酸化SMAD2p-SMAD2)和 SMAD4。(bd):采用免疫荧光法检测从小鼠背皮肤提取的毛乳头中 TGF-β1 的表达水平。(ce):采用免疫荧光法检测小鼠背皮肤毛乳头及细胞核中 p-SMAD2 的表达水平。

ADMSCs-Exo 通过携带的miR-574-3p 和miR-125a-5p 发挥作用

通过基因芯片技术等分析,发现 ADMSCs-Exo miR-574-3p  miR-125a-5p 表达量较高,且分别靶向 TGF-β1  SMAD2。双荧光素酶报告基因实验、Western blot 等证实了它们与靶基因的结合关系及对蛋白表达的调控作用。此外,研究还发现单独敲低这两种 miRNA  ADMSCs-Exo 的疗效影响不大,但同时敲低时,ADMSCs-Exo  DHT 损伤 DPCs 的修复能力及对小鼠 AGA 模型的治疗效果显著降低,其抑制 TGF-β1/SMAD2 信号通路的能力也丧失。下图直观展示了 miRNAs 的差异表达情况及筛选过程,通过热图、火山图和韦恩图等呈现了数据。同时敲低 miR-574-3p  miR-125a-5p 后,ADMSCs-Exo  DPCs 的修复效果及对 TGF-β1/SMAD2 信号通路的调控变化,进一步验证了这两种 miRNA  ADMSCs-Exo 发挥治疗作用中的关键地位。

ADMSCs-Exo  ADMSCsAd-Exo 中差异 miRNA 含量及靶基因探索。a):绘制 ADMSC-Exo  ADMSCsAd-Exo 之间 miRNA 差异表达的热图,红色表示基因表达水平高,蓝色表示基因表达水平低。(b):绘制 ADMSCs-Exo  ADMSCsAd-Exo 之间差异 miRNA 的火山图,红色点表示在 ADMSCs-Exo 中表达水平较高的 miRNA,蓝色点表示在 ADMSCsAd-Exo 中表达水平较高的 miRNAFold Change > 2  P < 0.05)。(c):绘制差异 miRNA 与数据库交集的韦恩图。紫色区域表示通过 miRNA 芯片检测鉴定的差异 miRNA;红色区域对应 miRPathDB 数据库中的 KEGG 数据集;绿色区域对应 miRPathDB 数据库中的 WikiPathways 数据集。中央重叠区域表示同时存在于所有三个数据集中的差异miRNA。(d):使用 qRT-PCR 检测 ADMSCs-Exo 中选定差异 miRNA 的相对表达水平,以 U6 作为加载对照。(e):描绘miR-125a-5p  miR-574-3p 靶基因的预测结合位点。(f):进行双荧光素酶报告基因实验检测 miR-574-3p  TGF-β1 的结合。(g):进行双荧光素酶报告基因实验检测 miR-125a-5p  SMAD2 的结合。(h):对经 miR-574-3p 类似物处理的 DPCs  TGF-β1 蛋白表达水平进行WB分析。(i):对经 miR-125a-5p 类似物处理的 DPCs  SMAD2 蛋白表达水平进行WB分析。

ADMSCs-Exo ADMSCsKD-ExoBoth)对 DHT 诱导损伤 DPCs 体外修复作用的差异。a):观察 DPCs  DHT 诱导损伤后经ADMSCs-Exo  ADMSCsKD-ExoBoth)处理后的形态反应,标尺 = 200 μm。(b):测量不同条件下 DPCs 的细胞活力水平。(c):监测DPCs  DHT 诱导损伤后经 ADMSCs-Exo  ADMSCsKD-ExoBoth)处理后的划痕生长情况,标尺 = 200 μm。(d):对不同条件下DPCs 划痕生长区域进行统计分析。(e):对 DHT 诱导损伤后的 DPCs 进行 β- 半乳糖苷酶染色,标尺 = 200 μm。(f):确定不同条件下 DPCs 中蓝色染色细胞(衰老细胞)的比例。

ADMSCsKD-ExoBoth)未能恢复 DHT 处理 DPCs 的活性相关蛋白,也无法抑制 TGF-β1 信号通路。a):通过西方印迹分析检测与 DPCs 活性相关的蛋白(如 ALP)以及 TGF-β1/SMAD2 信号通路中蛋白(包括 TGF-β1SMAD2p-SMAD2 SMAD4)的表达水平。(b):柱状图显示 DPCs 中几种蛋白的表达水平

ADMSCs-Exo ADMSCsKD-ExoBoth)对 DHT 诱导 HF 损伤修复作用的差异。a):在DHT 作用下以及经 ADMSCs-Exo ADMSCsKD-ExoBoth)处理后,对 HF 器官进行体外培养。(b):对不同条件下 HF 器官中 HF 生长长度进行统计分析。(c):观察 ADMSCs-Exo ADMSCsKD-ExoBoth)处理对 AGA 小鼠模型背皮肤形态的影响。(d):对不同条件下小鼠背皮肤进行 H&E 染色。(e):对不同条件下小鼠背皮肤中 HF 长度进行统计分析。(f):对不同条件下小鼠背皮肤中毛乳头直径进行统计分析。(g):比较不同条件下小鼠背皮肤的 ALP 活性。

02 

总结 

本文研究了脂肪间充质/基质细胞外泌体中的两种miRNA(miR-574-3p和miR-125a-5p)在雄激素性脱发治疗中的作用。研究表明,ADMSCs-Exo能够通过抑制TGF-β1/Smad2信号通路,显著改善二氢睾酮(DHT)诱导的毛乳头细胞(DPCs)损伤,并促进毛囊再生。研究的实验设计包括细胞和动物模型,验证了ADMSCs-Exo对DHT诱导的细胞增殖下降、迁移能力减弱以及细胞衰老的修复作用,同时确认了miR-574-3p和miR-125a-5p在外泌体中的高表达以及它们对TGF-β1和SMAD2的靶向作用。研究结果为AGA的病理机制提供了新的见解,并提出了基于ADMSCs-Exo的潜在治疗方法。

未来可以进一步优化外泌体提取技术以提高外泌体的产量和治疗效果。同时,深入研究miRNA在AGA中的作用机制,探索其他miRNA或信号通路在AGA中的潜在作用也将有助于开发出更精确和有效的治疗方法。

此外,开发稳定的靶向递送方法以及克服miRNA复杂的相互作用仍然是实现miRNA临床应用的关键挑战。

该研究为AGA的治疗提供了新的思路和实验依据,具有重要的临床转化潜力。


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