骨髓间充质干细胞来源外泌体对异丙肾上腺素诱导的大鼠心肌纤维化的影响及其作用机制

摘要

目的：探讨骨髓间充质干细胞（BMSCs）来源外泌体（Exo）对异丙肾上腺素（ISO）诱导的大鼠心肌纤维化的影响，并初步阐明其作用机制。方法：从BMSCs中分离提取Exo，采用透射电子显微镜、纳米颗粒跟踪分析仪和Western blotting法对Exo进行分析鉴定。将40只SD大鼠分为对照组、模型组、BMSCs-Exo组和BMSCs-Exo+铁死亡激活剂（Erastin）组，每组10只。除对照组外，其余3组大鼠均皮下注射ISO建立心肌纤维化模型，BMSCs-Exo组和BMSCs-Exo+Erastin组大鼠尾静脉注射BMSCs-Exo，且BMSCs-Exo+Erastin组大鼠再腹腔注射Erastin。4周后，超声心动图检测各组大鼠左心室射血分数（LVEF）、左心室短轴缩短率（LVFS）、左心室舒张末期内径（LVEDD）和左心室收缩末期内径（LVESD）, HE染色观察各组大鼠心肌组织病理形态表现，Masson染色观察各组大鼠心肌组织纤维化程度，免疫组织化学染色检测各组大鼠心肌组织中α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、Ⅰ型胶原（COL-Ⅰ）和Ⅲ型胶原（COL-Ⅲ）阳性表达率，比色法测定各组大鼠心肌组织中铁离子（Fe2+）水平，Western blotting法检测各组大鼠心肌组织中酰基辅酶A合成酶长链家族成员4 (ACSL4)、铁蛋白重链1 (FTH1)、谷胱甘肽过氧化物酶4 (GPX4)和溶质载体家族7成员11 (SLC7A11)蛋白表达水平。结果：从BMSCs中分离的颗粒物具有典型的脂质双分子层，粒径大多分布在波长100 nm处，CD63、CD9、肿瘤易感基因101 (TSG101)和热休克蛋白70 (HSP70)蛋白均高表达，由此判定为Exo。与对照组比较，模型组大鼠LVEF和LVFS明显降低（P<0.05）,LVEDD和LVESD明显升高（P<0.05），心肌细胞排列紊乱，部分细胞核皱缩和坏死，胶原容积分数（CVF）明显升高（P<0.05）,α-SMA、COL-Ⅰ和COL-Ⅲ阳性表达率明显升高（P<0.05），心肌组织中Fe2+水平明显升高（P<0.05）,ACSL4蛋白表达水平明显升高（P<0.05）,FTH1、GPX4和SLC7A11蛋白表达水平明显降低（P<0.05）。与模型组比较，BMSCs-Exo组大鼠LVEF和LVFS明显升高（P<0.05）,LVEDD和LVESD明显降低（P<0.05），心肌组织损伤明显减轻，CVF明显降低（P<0.05）,α-SMA、COL-Ⅰ和COL-Ⅲ阳性表达率明显降低（P<0.05），心肌组织中Fe2+水平明显降低（P<0.05）,ACSL4蛋白表达水平明显降低（P<0.05）,FTH1、GPX4和SLC7A11蛋白表达水平明显升高（P<0.05）。与BMSCs-Exo组比较，BMSCs-Exo+Erastin组大鼠LVEF和LVFS明显降低（P<0.05）、LVEDD和LVESD明显升高（P<0.05），心肌细胞出现水肿和坏死，CVF明显升高（P<0.05）,α-SMA、COL-Ⅰ及COL-Ⅲ阳性表达率明显升高（P<0.05），心肌组织中Fe2+水平明显升高（P<0.05）,ACSL4蛋白表达水平明显升高（P<0.05）,FTH1、GPX4和SLC7A11蛋白表达水平明显降低（P<0.05）。结论：BMSCs来源Exo能够改善ISO诱导的大鼠心肌纤维化，该机制可能与抑制铁死亡有关。

关键词

心肌纤维化 / 异丙肾上腺素 / 骨髓间充质干细胞 / 外泌体 / 铁死亡

基金资助

海南省卫健委卫生健康行业科研项目（22A200151）; 海南省科技厅自然科学基金青年项目（821QN401）; 海南医学院第一附属医院青年培育基金（HYYFYPY202020）