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探索外泌体在椎间盘退变中的作用:苏州大学新研究

571 人阅读发布时间:2025-01-02 17:32

近年来,椎间盘退变(IVDD)已成为导致下背痛(LBP)的主要原因之一,严重影响了全球数百万人的生活质量。研究表明, M1 型巨噬细胞在 IVDD 中起着重要作用,但其具体机制尚不明确。

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苏州大学团队在新的研究中,揭示了 M1 型巨噬细胞来源的外泌体在 IVDD 中的关键作用,并探讨了其通过 LCN2/NF-κB 信号轴加速椎间盘细胞衰老的机制。

研究团队利用大鼠针刺 IVDD 模型和脂多糖(LPS)诱导的椎间盘细胞退变模型,深入探讨了 M1 型巨噬细胞来源的外泌体(M1-Exos)在 IVDD 中的作用。通过 RNA 测序,发现 M1-Exos 富含脂质运载蛋白 2(LCN2),并通过激活 NF-κB 信号通路,促进椎间盘细胞的衰老。

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其中,作者通过超速差速离心法纯化 M1 巨噬细胞来源的外泌体 (M1-Exos) 。流程如下:

1、细胞培养:

在 15cm 培养皿中接种 RAW264.7 细胞,当细胞融合度达到 70% 时,用 LPS(100 ng/mL)诱导 M1 型巨噬细胞极化。

2、初步离心:

将培养上清液在 4°C 下以 2,000 xg 离心 15min,去除细胞碎片,然后以 10,000 xg 离心 30min,过滤上清液。

3、超速离心:

使用 Eppendorf CP-NX 系列超速离心机,以 120,000 xg 离心 2h,收集外泌体颗粒。

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4、重悬:

用 PBS 重悬外泌体颗粒,进行后续分析。

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图 2:M1 型巨噬细胞来源的外泌体的提取和鉴定(A. M1-Exos 和 M0-Exos 的代表性 TEM 图像。20nm 比例尺。B. 动态光散射法测量的外泌体尺寸分布。C. 超速离心上清液(Sup)和外泌体(Exos)中外泌体标志物 CD63 和 TSG101 的 WB 分析。)

 

实验结果显示

 

① 细胞衰老标志物:在 LPS 诱导的椎间盘细胞退变模型中,M1-Exos 显著增加了 P53 和 P21 的表达水平,分别增加了 79.4% 和 27.4%。此外,SA-β-gal 阳性细胞的数量在 LPS 组中是对照组的 3.6 倍,而在 M1-Exos 组中进一步增加了 2.5 倍。

 

② 细胞外基质(ECM)代谢失衡:Western Blot 分析显示,LPS 处理后 MMP-13 的表达增加,而 Col-2 的表达减少。这些变化在 M1-Exos 组中更加显著。RT-PCR 和免疫细胞化学(ICC)染色结果一致,表明 M1-Exos 加剧了椎间盘细胞中的 ECM 降解。

 

③ GW4869干预:使用外泌体抑制剂 GW4869 处理后,M1-Exos 引起的 P53 和 P21 表达增加以及 SA-β-gal 阳性细胞数量增加的现象显著减弱。此外,GW4869 处理还部分逆转了 M1-Exos 引起的 Col-2 表达减少和 MMP-13 表达增加的现象。

 

④ 体内实验:在大鼠针刺模型中,退变组的椎间盘高度指数(DHI)较对照组减少了 51.0%,而 GW4869 处理组的 DHI 较退变组增加了 2.0 倍。MRI 和 X 射线结果一致,表明 GW4869 处理显著减缓了椎间盘退变的进程。

 

总的来说,M1-Exos 通过传递 LCN2,激活 NF-κB 信号通路,加速椎间盘细胞的衰老,从而加剧 IVDD。这一发现为 IVDD 的机制研究提供了新的视角,并为未来的治疗策略提供了潜在的靶点。

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