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细胞外囊泡促进血管生成并改善 SCI 后的功能恢复

脊髓是连接中枢神经和外周神经的通道,是把大脑的命令传递到人身体各个部分的关键环节。脊髓损伤(SCI)是一种严重的中枢神经系统损伤,是公认的重度肢体残障群体中最痛苦的一个群体,90%的脊髓损伤患者源于外伤所造成的,致双下肢或四肢瘫痪。像车祸伤、高空坠落伤、运动损伤、工地塌方等均可造成脊髓的损伤,其中最主要的一个因素就是骨折脱位造成的脊髓损伤。脊髓损伤伴随的并发症有数十种之多,如呼吸系统并发症、泌尿系统感染和结石、压疮等。

 

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脊髓损伤一旦发生,会使病人有运动障碍、感觉障碍和括约肌功能障碍,严重的话还会使病人终生瘫痪,甚至失去生命。根据世界卫生组织发布的数据,脊髓损伤的发生率为千分之一,据此推算,我国至少有约130万脊髓损伤患者,并且以每年5~7万的速度增长。让脊髓损伤的瘫痪患者重新站起来,一直是医学界最想要解决的难题之一。

 

过去的研究发现在原发性脊髓损伤过程中,直接外力会导致脊髓实质和神经血管单元结构的破坏,以及神经元和神经胶质细胞的丢失。其中,血管损伤被认为是继发性 SCI 的主要原因,进一步破坏神经血管单位,并诱导免疫炎症反应,从而形成不利于神经再生的微环境。组织再生和修复依赖于血管再生,血管再生为神经修复提供必要的支架和营养。因此,靶向血管生成可以为 SCI 后功能恢复提供一种有效的策略。

 

近期,中南大学湘雅医院胡建中、吕红斌课题组在 J Control Release 上发表题为“Intranasal delivery of small extracellular vesicles from specific subpopulation of mesenchymal stem cells mitigates traumatic spinal cord injury”的原创性文章。该研究表明 CD146+CD271+UCMSC-sEV 在通过 miR-27a-3p 的转移抑制 DLL4 中发挥着至关重要的作用,从而促进血管生成并改善 SCI 后的功能恢复。

 

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最新研究表明,CD146+ 干细胞亚群可治疗肌萎缩,并通过促进血管生成促进损伤组织的恢复。同样,CD271+ 干细胞亚群表现出包括 ANGPT1、ANGPT2和 VEGFA 等促血管生成基因的高水平表达。这些研究提示,CD146+ 亚群和CD271+MSCs 亚群均具有促进血管生成的良好潜力,并为血管相关疾病的治疗提供新的可能。小细胞外囊泡(sEVs)是一种纳米级囊泡,含有多种生物学活性物质。MSCs 来源的 sEVs 具有与 MSCs 相似的功能,且避免了干细胞移植的弊端,同时能有效促进组织再生。

 

目前,尚未有研究探索 CD146+CD271+UCMSCs 亚群的促血管生成作用,并评估其衍生的 sEVs 在治疗 SCI 中的作用及其可能的分子机制。在该研究中,首先通过流式分选获得 CD146+CD271+UCMSCs 亚群,并提取其 sEVs。继而通过鼻内递送 CD146+CD271+UCMSC-sEV,发现 CD146+CD271+UCMSC-sEV 能有效促进 SCI 后小鼠血管生成和运动功能恢复。进而通过 microRNA 阵列分析对 CD146+CD271+UCMSC-sEV 的 microRNA 进行鉴定,发现多种microRNA 的显著富集。其中,miR-27a-3p 是介导 CD146+CD271+UCMSC-sEV 发挥促血管生成功能的关键分子。

 

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进一步机制研究发现,来源于 CD146+CD271+UCMSC-sEV 的 miR-27a-3p 通过抑制 Delta Like Canonical Notch Ligand 4 (DLL4) 的表达,在体外增强 bEnd.3 细胞的迁移和血管形成,同时在体内调控血管生成。

 

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研究结果表明 CD146+CD271+UCMSC-sEV 在通过 miR-27a-3p 的转移抑制 DLL4 中发挥着至关重要的作用,从而促进血管生成并改善 SCI 后的功能恢复。