Exosomes From miR-19b-3p-Modified ADSCs Inhibit Ferroptosis in Intracerebral Hemorrhage Mice

 

来自 miR-19b-3p 修饰的 ADSC 的外泌体抑制脑出血小鼠的铁凋亡

 

期刊名：Front Cell Dev Biol ；

发表日期：2021 年 07 月

2021 年影响因子：6.68

 

研究背景与意义

 

1、脑出血(intracerebral hemorrhage,ICH)是指非创伤性脑内血管破裂，导致血液在脑实质内聚集的一类临床综合征，属于脑卒中的一种类型，具有较高的致残率和死亡率。目前对脑出血后神经元细胞的死亡机制尚不十分清楚。

 

2、铁死亡是指在铁离子的参与下,因铁依赖性活性氧的异常堆积而导致氧化还原平衡失调而引起的一种新型细胞死亡方式，不同于细胞凋亡、坏死和自噬。有研究报道，抑制铁死亡可以对神经退行性疾病具有一定的治疗效果。

 

3、外泌体是细胞外膜质纳米囊泡，将蛋白质、核酸(DNA 和 RNA)转运到靶细胞中，介导局部和系统的细胞间通信，从而改变受体细胞的行为。脂肪间充质干细胞（ADMSCs）目前被认为是细胞治疗和再生医学领域中一种功能丰富的工具,可产生和分泌多种外泌体,继承细胞的多种功能。

 

4、miR-19b-3p 在 ICH 中的功能还未见报道，前期生信分析铁调节蛋白 IRP2 是 miR-19b-3p 的靶向结合基因，所以，推测 miR-19b-3p 可能调节 IRP2 参与调节 ICH 的发展。

 

研究方法

 

方法：胶原酶用于诱导 ICH 的小鼠模型，血红素用于诱导培养神经元中的铁凋亡。从模拟 NC-或 miR-19b-3p 模拟转染 ADSC（分别为 ADSC-MNC-Exos 或 ADSC-19bM-Exos）中分离出外泌体，然后施用于 ICH 小鼠或血红素处理的神经元。通过评估 ICH 小鼠的神经功能和神经元的细胞活力来评估 ICH 损伤。在小鼠大脑或培养的神经元中评估铁凋亡。通过荧光素酶报告测定法分析了 miR-19b-3p 与铁调节蛋白 2（IRP2）3′-UTR 之间的相互作用。

 

 

技术路线

 

 

 

  

研究结果与分析

 

1. 脑损伤小鼠中 miR-19b-3p 的表达下降，并发生了铁死亡

 

（A）假手术小鼠和 ICH 模型小鼠在 ICH 通过 qRT-PCR 检查后 6，12，24 和 48 小时的 miR-19b-3p 的血浆水平。

（B）通过 mNSS 评估小鼠ICH后48 h的神经功能。

（C）48 小时时大脑中的铁沉积是通过 Perls 的普鲁士蓝色染色（比例尺：10μm）确定的。

（D）IRP2 mRNA 水平的 qRT-PCR 分析和

（E）小鼠 ICH 后 48 小时在大脑中 IRP2，FPN 和 TfR1 的蛋白质印迹分析。

（F）ICH 后48 h 小鼠大脑中铁，MDA，GSH 和 GPX4 的含量。

 

 

2. 沉默 IRP2 减弱血红素诱导的原代神经元细胞铁死亡

 

（A）检查 MTT 测定的细胞活力，（B）IRP2，TfR1 和 FPN 的蛋白质印迹分析，以及（C）用血红素（100μM）或盐水处理 24 小时的初级皮质神经元中的铁，MDA，GSH 和 GPX4 水平。 和（G）原发皮质神经元中的铁，MDA，GSH 和 GPX4 水平，这些神经元被转染为 sh-IRP2 或 sh-NC 并用血红素（100μM）处理 24 小时。

 

 

3. 来源于 miR-19b-3p 过表达 ADSCs 的外泌体抑制血红素诱导的原代神经元细胞铁死亡

 

当原代神经元在血红素刺激下与ADSC-19bM-Exos一起孵育时，细胞活力明显获救（右图B），IRP2 mRNA和蛋白质水平以及TfR1蛋白水平显着降低（右图C，D），而FPN蛋白水平显着增加（右图D）。

此外，ADSCs-19bM-Exos导致铁和MDA水平显着降低，GSH和GPX4水平以及GPX4蛋白表达明显增加（右图E和补充图1D），这意味着来自ADSC的外泌体miR-19b-3p废除了血红素诱导的铁凋亡。

 

 

4. 来源于 miR-19b-3p 过表达 ADSCs 的外泌体抑制脑损伤小鼠的铁死亡  

 

（A）小鼠 ICH 后 48 小时血浆中 miR-19b-3p 水平 的qRT-PCR 分析。

（B）通过 mNSS 评估小鼠 ICH 后 48 h 的神经功能。

（C）在小鼠 ICH 后 48 小时对大脑中 IRP2，FPN 和 TfR1 进行蛋白质印迹分析。

（D）小鼠大脑中 48 小时的铁沉积是通过 Perls 的普鲁士蓝色染色（比例尺：10μm）确定的。

（E）ICH 后 48 h 小鼠脑中铁，MDA，GSH 和 GPX4 的含量。

 

 

 

文献总结

 

结果表明，IRP2 沉默降低了造血素处理的原代神经元中的 TfR1 并增加了 FPN。我们在这里的研究结果提出了一个模型，其中铁吸收增加（高TfR1）和铁出口减少（低FPN）有助于支持 ICH 中高水平的不稳定铁。文献研究结果进一步表明，IRP2 的敲低会影响 ICH 中的铁凋亡。

 

文献研究结果提供了进一步的证据，证明 IRP2 沉默减弱了血红素诱导的细胞毒性和铁凋亡。

 

研究结果首次表明，源自 miR-19b-3p 过表达 ADSC 的外泌体减弱了 ICH 诱导的铁凋亡，其潜在机制可能与其靶向铁调节蛋白 IRP2 有关。具体而言，在 ICH 小鼠中观察到 miR-19b-3p 表达降低和 IRP2 表达增加。IRP2 被证实是使用荧光素酶报告测定法的 miR-19b-3p 的直接靶标。我们还发现，含有大量 miR-19b-3p的ADSC-外泌体在 mRNA 和蛋白质水平上都降低了 IRP2 的表达。

 

总之，本研究表明，源自 miR-19b-3p 过表达 ADSC 的外泌体可减弱 ICH 诱导的铁凋亡和神经系统损伤。外泌体疗法与 miR-19b-3p 联合使用可能代表了 ICH 治疗的一种有希望的策略。

 

 

文献使用的实验技术

 

 

 

 

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