实验研究
间充质干细胞来源小胞外囊泡对视网膜光损伤的治疗作用及其机制
中华实验眼科杂志, 2023,41(1) : 8-15. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989s-20220412-00157
摘要
目的

研究间充质干细胞(MSCs)来源小胞外囊泡(sEVs)对小鼠视网膜光损伤的作用及其可能的机制。

方法

人脐带来源MSCs采用流式细胞术鉴定表面标记蛋白,收集第3~5代MSCs培养上清,超速离心收集sEVs并采用透射电子显微镜鉴定形态。将65只清洁级8~10周龄健康雌性BALB/c小鼠按照随机数字表法随机分为正常组(17只)、磷酸盐缓冲液(PBS)组(24只)和sEVs组(24只)。PBS组和sEVs组小鼠右眼玻璃体腔分别注射2 μl PBS和2 μl sEVs后,在蓝光照度930 lx的环境下照射6 h;正常组小鼠不做处理。分组处理后3 d,采用苏木精-伊红染色观察视网膜结构,原位末端转移酶标记(TUNEL)染色进行凋亡细胞计数,视网膜电图(ERG)检测小鼠视网膜功能,mRNA转录组测序技术检测PBS组与sEVs组小鼠视网膜mRNA表达差异情况,并进行差异基因KEGG聚类分析,实时荧光定量PCR法进一步验证差异基因表达。

结果

培养的MSCs中CD90、CD105表达阳性,而CD34、CD45表达阴性,提取的MSC-sEVs呈直径为80~140 nm的双层膜囊泡结构。苏木精-伊红染色结果显示,PBS组小鼠视网膜外核层细胞核排列紊乱,sEVs组视网膜结构紊乱程度轻于PBS组。sEVs组视网膜凋亡细胞计数为(14.60±4.04)个/视野,少于PBS组的(24.00±8.52)个/视野,差异有统计学意义(t=2.37,P<0.05)。sEVs组ERG a波振幅为(64.38±16.70)μV,高于PBS组的(16.78±6.37)μV,差异有统计学意义(P<0.05);PBS组和sEVs组b波振幅分别为(132.40±39.41)μV和(154.86±34.08)μV,明显低于正常组的(338.38±27.41)μV,差异均有统计学意义(均P<0.05)。mRNA测序共发现差异表达基因110个,其中sEVs组下调基因109个。KEGG聚类分析结果提示,差异基因主要集中于炎症性疾病、免疫相关信号通路。PCR结果显示,sEVs组视网膜中趋化因子配体2、趋化因子受体2、白三烯B4、白细胞免疫球蛋白样受体A6和白细胞介素1β的mRNA相对表达水平低于PBS组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。

结论

MSC-sEVs可以减轻蓝光造成的视网膜结构和功能损害,这种保护作用可能是通过抑制炎症反应来实现的。

引用本文: 于波, 王康, 张明亮, 等.  间充质干细胞来源小胞外囊泡对视网膜光损伤的治疗作用及其机制 [J] . 中华实验眼科杂志, 2023, 41(1) : 8-15. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989s-20220412-00157.
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蓝光照射会对视网膜造成光化学损伤,引起光感受器细胞的氧化应激损伤和功能下降,最终导致光感受器细胞的变性、凋亡和坏死。视网膜光损伤与视网膜退行性疾病中的视觉神经细胞损伤病理过程相似,因此小鼠视网膜光损伤模型是研究视网膜变性疾病和视细胞损伤的常用动物模型之一。抗氧化剂如苯基-N-叔丁基硝基酮、藏红花等被证实可以在视网膜损伤动物模型中发挥神经保护作用;局部注射睫状神经营养因子(ciliary neurotrophic factor,CNTF)可以减少光感受器细胞变性并保护视网膜功能;近年来,基因治疗也被证实可以延缓小鼠视网膜变性模型中的神经退行性病变,从而发挥神经保护作用。目前,临床上针对视网膜变性疾病和视网膜损伤以预防为主,对已经发生的神经细胞变性或凋亡尚无有效挽救方法。大量研究表明,间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)来源的小胞外囊泡(small extracellular vesicles,sEVs)具有与MSCs相似的生物学功能,如抗炎、神经保护、免疫调节和促进组织损伤修复等。多项研究结果显示,MSC-sEVs在葡萄膜炎、角膜移植排斥反应、视网膜脱离、视网膜激光损伤等动物模型中发挥治疗作用;但其在视网膜光损伤模型中的应用未见报道。本研究通过制作小鼠视网膜光损伤模型研究MSC-sEVs对视网膜神经细胞损伤的保护作用及其可能的机制,以期为视网膜神经保护治疗提供实验依据。

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