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干细胞和衍生外泌体在治疗骨关节疾病上的价值

发布日期:2021-03-17 来源: 互联网


目前,传统治疗骨关节疾病的方法主要有手术和非手术两种,但这两种方法经过临床评估后,治疗效果并不理想。为此,科研人员试图寻找更为有效的治疗方法,来治疗骨关节疾病。

在不断的寻找过程中,科研人员通过临床研究发现:干细胞分泌的外泌体不仅可以缓解骨关节疾病的症状,还可以有效防止关节退化以及其对移植环境不会引起排斥反应。

什么是外泌体?

细胞外囊泡是蛋白质、mRNA、miRNA和脂质运输来完成细胞间通讯通路的重要媒介,根据它们的大小和发生分为三类,包括外泌体、微泡和凋亡小体。

其中,外泌体是直径大约为40-100nm的包装囊泡,由多种细胞分泌,内含有特定的蛋白质、脂质、细胞因子或遗传物质。来源于不同的组织的外泌体不仅具有其特异性蛋白分子,而且还包含其行使功能的关键分子。近年来,随着外泌体研究的不断深入,它的应用已经涉及肿瘤治疗领域、医学基础和免疫领域、寄生虫领域;临床研究上已涉及心血管系统、内分泌代谢系统等。

外泌体在骨稳态中的作用

骨关节损伤是指因外伤或是在外力的作用下引起关节等组织出现损伤;而骨关节炎(OA)是一种由炎症、软骨破坏引起的关节炎症,并可发展为关节功能障碍的关节疾病。

在过去的几十年里,人们发现外泌体通过外泌体内容物(包括RNA、DNA、蛋白质和脂质)影响一些生理和病理过程。到目前为止,累积的证据表明,外泌体参与许多生物过程,包括血管生成、细胞分化、免疫调节、代谢平衡和发育,并与许多疾病密切相关,如癌症、神经退行性疾病、自身免疫性疾病和心血管疾病。最近,外泌体在骨稳态中的作用已被广泛讨论。骨稳态主要通过骨吸收和骨形成来维持,骨吸收和骨形成涉及到各种类型的细胞,包括成骨细胞、破骨细胞、骨细胞和间充质干细胞。骨稳态异常与骨病密切相关,如影响骨质疏松症的发生和发展,影响骨折的创面修复等。

许多研究表明骨微环境中的细胞可以分泌外泌体来调节骨吸收和骨形成。成骨细胞来源的外泌体携带潜在的成骨相关信号通路,如可能参与骨形成的真核起始因子-2途径。矿化成骨细胞的外泌体可促进骨髓基质细胞向成骨细胞的分化。

破骨细胞的外泌体通过外泌体miRNAs(包括miR-214-3p和miR-23a-5p)抑制成骨细胞功能、成骨分化和骨形成。骨细胞来源的外泌体中含有miR-218,在肌抑制素介导的成骨细胞分化抑制中发挥重要作用。此外,间充质干细胞可产生和释放外泌体,参与维持骨内稳态。除了骨质疏松,msc来源的外泌体也对骨折愈合有重要作用。低氧预处理MSCs的外泌体具有较高的miR-126水平,并通过SPRED1/Ras/Erk信号通路促进骨折愈合。

注射bMSC来源的外泌体可以挽救CD9(-/-)小鼠股骨骨折模型的骨折愈合迟缓。同样,在股骨骨不连模型中,bmsc来源的外泌体可以部分通过骨折部位的BMP-2/Smad1/RUNX2和HIF-1alpha/VEGF途径增强成骨和血管生成,加速骨折修复。

此外,脐带msc衍生的外泌体也能促进大鼠稳定骨折模型的骨折愈合,参与hif-1介导的血管生成调节。除了骨质疏松和骨折,越来越多的研究表明,外泌体与OA的病理密切相关,对这种疾病有很强的治疗潜力。研究人员已经关注干细胞来源的外泌体对OA的治疗作用和潜在的优化策略。

科学研究证实:干细胞可以转变为促炎分泌体,有助于增强炎症反应。干细胞和衍生出的外泌体,有望成为临床治疗骨关节疾病的新方法。


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