外泌体治疗 | 干细胞外泌体有效缓解脓毒症引起的炎症和肺损伤

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背景

中性粒细胞胞外陷阱（Neutrophil Extracellular Traps，简称NETs）是中性粒细胞在受到特定刺激后，释放到细胞外的一种由DNA、组蛋白和颗粒蛋白等组成的网状结构。这种结构能够捕捉并杀死病原体，同时也参与了肿瘤细胞的局部增殖和转移。

NETs在宿主防御中起着关键作用，但过度或不当的NETs形成也可能导致组织炎症、自身免疫疾病、血栓形成等问题。

术语“sepsis”，即“脓毒症”，导致器官衰竭的对感染的致命免疫反应。高发病率和死亡率与这种情况有关。

中性粒细胞在脓毒症期间宿主对侵袭性感染的炎症反应中起着至关重要的作用。它们采用三种主要方法来有效地执行其功能：脱粒、吞噬和释放嗜中性粒细胞细胞外陷阱(网)，缩写为NETs。

NETs可以中和、根除和阻止细菌、真菌和病毒的生长。另一方面，过多的NETs可能会加重器官损伤和炎症，加速脓毒症的发展。

肺通常是受脓毒症影响最大的器官。减轻脓毒症诱导的肺损伤的一种可能方法是抑制NETs。 

间充质细胞可以从各种组织中提取，具有再生和多能特性。由于其免疫调节的优势，间充质细胞极具吸引力。在各种急性肺损伤的临床前模型中，发现MSCs释放的大量信号分子可有效降低肺内皮和上皮通透性、减轻炎症、促进组织再生、抑制细菌增殖，并最终降低死亡率。

外泌体是含有复杂蛋白质和RNA的微小膜泡。由间充质细胞释放的外泌体可减轻脓毒症相关的器官损伤。

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研究数据

间充质细胞外泌体改善脓毒症小鼠的肺损伤

MSC-Exos改善脓毒症小鼠的肺损伤。HE染色，在12、24和72 h检查肺组织的病理变化。

间充质细胞外泌体改善脓毒症小鼠炎症

MSC-Exos改善脓毒症小鼠炎症因子的产生。(A) ELISA用于检测12、24和72小时的血清IL-6水平。(B) ELISA检测12、24和72小时的血清IL-1β水平。(C) ELISA检测12、24和72小时的血清IL-10水平。(D) ELISA检测12、24和72小时的血清TNF-α水平。

间充质细胞外泌体减少脓毒症小鼠过度的NETs形成

MSC-Exos减少NETs的形成。(A) CLP手术后12、24和72小时小鼠肺组织中CitH3和MPO共定位的免疫荧光检测。(B) 使用dsDNA试剂盒检测CLP手术后12、24和72 h小鼠血清中的dsDNA含量。

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研究方法

为了说明间充质干细胞衍生的外泌体(MSC-Exos)通过减少嗜中性粒细胞细胞外陷阱(NETs) 的过度形成而减轻脓毒性肺损伤的潜力。

1. 通过盲肠结扎和穿孔(CLP)诱导了脓毒性肺损伤的小鼠模型。

2. 小鼠接受MSC-Exos的腹膜内注射。

3. 注射后，通过HE染色评估肺组织的病理变化。

4. 使用ELISA试剂盒评估每个小鼠组在不同时间点的炎症标记物水平。

5. 通过免疫荧光测定肺组织中NETs标记的存在 (CitH3和MPO的共定位)。

6.  使用dsDNA试剂盒测定小鼠血清中dsDNA的水平。

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结论

研究结果表明脓毒症组在术后有明显的损伤，而MSC-Exos组的小鼠肺组织损伤的严重程度显著降低。CLP手术后72小时，TNF-α、IL-6、IL-1β和IL-10升高。与CLP组相比，CLP + MSC-Exo组小鼠血清中的炎症因子在12和24小时时较高，但在72小时时降低。此外，在不同的时间间隔内，CLP组小鼠中CitH3和MPO的荧光强度以及dsDNA含量增加，MSC-Exos逆转了这些变化。

总之，MSC-Exos有效地抑制了脓毒症诱导的NETs形成，并改善了肺损伤。