人脂肪间充质干细胞外泌体对去势小鼠骨质疏松的预防

摘要

目的：研究人脂肪间充质干细胞(human adipose-derived mesenchymal stem cells, hASCs)外泌体对骨质疏松小鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)成骨分化的影响，以及对雌激素缺乏引起的骨质疏松的预防效果。方法：采用超速离心法提取hASCs分泌的外泌体，然后提取骨质疏松小鼠BMSCs,并将这些细胞暴露于含有hASCs外泌体的成骨诱导培养基中作为实验组，同时使用不含hASCs外泌体的成骨诱导培养基对BMSCs进行成骨诱导作为对照组，通过碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)染色和定量分析以及实时荧光定量聚合酶链反应(quantitative reverse transcription polymerase chain reaction, qPCR)检测评估hASCs外泌体对BMSCs成骨分化的影响。将标记有荧光信号的hASCs外泌体通过尾静脉注射入小鼠体内，观察外泌体的体内分布情况。切除小鼠双侧卵巢构建小鼠雌激素缺乏模型，术后两周将小鼠分为3组：实验组为雌激素缺乏小鼠接受hASCs外泌体注射；阴性对照组为雌激素缺乏小鼠接受磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffered saline, PBS)注射；阳性对照组为假手术(Sham)小鼠接受PBS注射，每3天注射1次，共注射8次后收集小鼠股骨，拍摄显微CT(micro computed tomography, micro-CT),计算骨密度并进行骨形态学分析。结果：使用超速离心法成功提取hASCs外泌体。hASCs外泌体使骨质疏松小鼠BMSCs的ALP染色加深，ALP活性增强，成骨相关基因表达上调。注射hASCs外泌体的雌激素缺乏小鼠较注射PBS的雌激素缺乏小鼠股骨骨小梁更为致密，骨密度增大，并且与Sham组相比并未出现明显的骨密度降低。结论：hASCs外泌体不仅能在体外促进骨质疏松小鼠BMSCs的成骨分化，还能在体内有效预防去势小鼠骨质疏松的发生，这些发现为hASCs外泌体作为一种新型的生物治疗手段在骨质疏松症的预防中的应用提供了科学依据。

关键词

间充质干细胞 / 成骨分化 / 外泌体 / 骨质疏松