小鼠牙髓干细胞外泌体通过MSTRG.19716.1促进少突胶质细胞前体细胞分化的机制研究

赵成伟 ,  杜易敏

复旦学报(医学版) ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (5) : 628 -636.

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复旦学报(医学版) ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (5) : 628 -636. DOI: 10.3969/j.issn.1672-8467.2026.05.004
论著

小鼠牙髓干细胞外泌体通过MSTRG.19716.1促进少突胶质细胞前体细胞分化的机制研究

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Mechanisms research on differentiation of oligodendrocyte precursor cells promoted by mouse dental pulp stem cell-derived exosomes via MSTRG.19716.1

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摘要

目的 探讨小鼠牙髓干细胞(dental pulp stem cell,DPSC)来源外泌体(DPSC-derived exosome,DPSC-exo)通过MSTRG.19716.1促进少突胶质前体细胞(oligodendrocyte precursor cell,OPC)向成熟少突胶质细胞(oligodendrocyte,OL)分化的作用和机制。 方法 通过RT-qPCR检测DPSC-exo和OPC中MSTRG.19716.1拷贝数。小鼠OPC经外泌体抑制剂Dynasore(20 μmol/L)预处理或预转染siRNA-MSTRG.19716.1,分别给予10、100 μg/mL的DPSC-exo处理48 h。采用免疫荧光法检测OL标志物O4和髓鞘碱性蛋白(myelin basic protein,MBP)表达,采用RT-qPCR检测MSTRG.19716.1、miR-294-3p及少突胶质细胞系转录因子2(oligodendrocyte transcription factor 2,OLIG2)mRNA相对含量,采用荧光素酶实验验证miR-294-3p与Olig2 mRNA的结合及MSTRG.19716.1对其调控作用,采用外泌体示踪法检测DPSC-exo的摄取,采用ELISA检测OLIG2蛋白表达。 结果 DPSC-exo中MSTRG.19716.1的拷贝数显著高于OPC。DPSC-exo处理可显著上调OPC中MBP表达水平,并增加O4阳性细胞比例,该作用可被Dynasore显著抑制。miR-294-3p可与Olig2 mRNA结合,而MSTRG.19716.1能抑制二者的结合。DPSC-exo摄取可显著上调OPC中MSTRG.19716.1表达水平,并促进OLIG2蛋白表达;转染siRNA-MSTRG.19716.1后,上述作用明显减弱。 结论 DPSC-exo可通过递送MSTRG.19716.1上调OPC中OLIG2蛋白表达,从而促进OPC向OL分化。

Abstract

Objective To investigate the role and underlying mechanism by which mouse dental pulp stem cells-derived exosome (DPSCs-exo) promote the differentiation of oligodendrocyte precursor cells (OPCs) into mature oligodendrocytes (OLs) via MSTRG.19716.1. Methods The copy number of MSTRG.19716.1 in DPSCs-exo and OPCs was determined by RT-qPCR. Mouse OPCs were pretreated with exosome inhibitor Dynasore (20 μmol/L) or pretransfected with siRNA-MSTRG.19716.1, followed by treatment with 10 and 100 μg/mL DPSCs-exo for 48 h. The expression of O4 (a biomarker of OL) and myelin basic protein (MBP) was detected by immunofluorescence assay. The relative expression levels of MSTRG.19716.1, miR-294-3p and oligodendrocyte transcription factor 2 (OLIG2) mRNA were measured by RT-qPCR. A luciferase reporter assay was performed to verify the binding of miR-294-3p to Olig2 mRNA and the regulatory effect of MSTRG.19716.1 on this interaction. Uptake of DPSC-exo was assessed by exosome tracing assay, and OLIG2 protein expression was determined by ELISA. Results MSTRG.19716.1 was significantly enriched in DPSCs-exo compared with that in OPCs. Treatment with DPSCs-exo significantly increased MBP expression and the proportion of O4-positive cells in OPCs, and this effect was markedly inhibited by Dynasore. Further studies showed that miR-294-3p could bind to Olig2 mRNA, whereas MSTRG.19716.1 suppressed this interaction. Uptake of DPSCs-exo significantly upregulated MSTRG.19716.1 levels and promoted OLIG2 protein expression in OPCs. These effects were markedly attenuated after transfection with siRNA-MSTRG.19716.1. Conclusion DPSCs-exo promote the differentiation of OPCs into OLs by delivering MSTRG.19716.1, which upregulates OLIG2 protein expression in OPCs.

Graphical abstract

关键词

牙髓干细胞(DPSC) / 外泌体 / 少突胶质前体细胞(OPC) / 少突胶质细胞(OL) / MSTRG.19716.1 / miR-294-3p / 少突胶质细胞系转录因子2(OLIG2) / 小鼠

Key words

dental pulp stem cell (DPSC) / exosome / oligodendrocyte precursor cell (OPC) / oligodendrocyte (OL) / MSTRG.19716.1 / miR-294-3p / oligodendrocyte transcription factor 2 (OLIG2) / mouse

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赵成伟,杜易敏. 小鼠牙髓干细胞外泌体通过MSTRG.19716.1促进少突胶质细胞前体细胞分化的机制研究[J]. 复旦学报(医学版), 2026, 53(5): 628-636 DOI:10.3969/j.issn.1672-8467.2026.05.004

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全球超过10亿人受到神经发育障碍(neurodevelopmental disorders,NDD)的影响[1-2]。NDD是导致发育期儿童行为和认知功能异常的重要原因,通常以儿童早期起病为特征,其核心病因之一是脑功能发育异常[3-5]。髓鞘是包裹神经元轴突的保护性脂质结构,对加快神经冲动传导和维持神经系统功能稳定至关重要。在神经发育障碍或神经损伤状态下,髓鞘受损或缺失可导致神经元功能障碍甚至死亡。因此,促进髓鞘再生被认为是NDD及相关神经损伤治疗的重要策略[6]。然而,作为哺乳动物中枢神经系统(central nervous system,CNS)中有限的内源性修复过程,髓鞘再生效率较低。既往研究表明,少突胶质前体细胞(oligodendrocyte precursor cell,OPC)向成熟少突胶质细胞(oligodendrocyte,OL)的分化是髓鞘再生的关键环节[7]。OPC是CNS中的重要细胞群,若其分化功能受损,将导致髓鞘形成不足,进而影响神经信号传导以及神经再生与修复[8]。因此,阐明OPC分化的调控机制,并积极探索促进OPC向OL分化的新方法和新策略,对于NDD及CNS损伤治疗策略的开发具有重要意义,也有望成为多模式治疗体系的重要组成部分。
外泌体具有天然递送载体的优势,在神经损伤修复和再生医学领域展现出良好的应用前景。牙髓干细胞(dental pulp stem cell,DPSC)可通过分泌外泌体(DPSC-exo)将蛋白质、脂质及非编码RNA等活性物质递送至受体细胞,从而调控细胞命运转变及组织修复过程[9-11]。然而,DPSC-exo是否能够调控OPC分化进而促进髓鞘再生,目前尚缺乏明确证据。长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)-MSTRG.19716.1是我们前期通过高通量测序在DPSC-exo中筛选得到的一种高丰度表达分子。生物信息学分析预测其可作为内源竞争性RNA(competing endogenous RNA,ceRNA),通过分子海绵机制吸附miR-294-3p,从而抑制miR-294-3p与其靶基因少突胶质细胞系转录因子2(oligodendrocyte transcription factor 2,OLIG2)mRNA的结合。已知OLIG2是OPC向成熟OL分化过程中关键的转录调控因子之一[12],上述调控轴提示:DPSC-exo可能通过递送MSTRG.19716.1,解除miR-294-3p对OLIG2的抑制作用,从而促进OPC向OL的分化及髓鞘形成。
本研究拟探讨DPSC-exo通过递送MSTRG.19716.1参与OPC分化调控的功能及其分子机制。作为一种新兴的无细胞治疗策略,DPSC-exo具有低免疫原性、高生物相容性及潜在跨越血脑屏障的能力,在中枢神经系统修复中展现出显著应用前景。因此,解析其携带的关键lncRNA在调控少突胶质细胞分化及髓鞘再生中的作用,对于突破传统治疗手段局限具有重要意义。本研究旨在揭示DPSC-exo介导髓鞘再生的分子机制,拓展lncRNA-ceRNA调控网络在神经再生中的理论,并为NDD及CNS损伤的外泌体精准干预提供新的靶点。

材 料 和 方 法

试剂和仪器

小鼠来源的DPSC-exo和OPC均由课题组前期制备。293人胚肾细胞(TCHu43)购于中科院上海细胞典藏中心;DMEM/F-12培养基(11320033)、胎牛血清(A2720803)、0.25%胰蛋白酶(25200-056)、无菌磷酸盐缓冲液(dulbecco’s phosphate buffered saline,DPBS)(10010-023)和Lipofectmaine® 2000转染试剂(11668019)均购于美国Invitrogen公司;培养板(3516,3524)购于美国Corning公司;细胞总RNA抽提试剂盒(9767)、RNA反转录试剂盒(RR037A)和荧光定量检测试剂盒(RR820A)均购于宝生物工程(大连)有限公司;OL标志物O4(MAB1326)一抗购于美国Bio-Techne公司;外泌体抑制剂Dynasore(Ab120192)、蛋白一抗(Ab53521、Ab203491和Ab7349)和二抗(Ab150113、Ab150077和Ab150159)均购于英国Abcam公司;M-PER细胞总蛋白提取试剂盒(78501)和BCA定量试剂盒(78501和23225)均购于美国Pierce公司。siRNA和DNA合成由上海吉玛生物科技有限公司完成。小鼠Olig2 ELISA试剂盒(MBS2890554)购于美国MyBioSource公司,双荧光素酶检测试剂盒(E1910)和GloMax20/20 Luminometer型荧光素酶活性检测仪均购于美国Promega公司。370系列Steri-Cycle 高温灭菌CO2培养箱购于美国Thermo公司,Optima XPN型超速离心机购于美国Beckman Coulter公司,NeoScope JCM-7000型台式扫描电镜购于日本电子株式会社。

DPSC-exo表征观察

采用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)观察DPSC-exo的超微结构和形态特征。参照文献方法[13],基于捕获微珠-外泌体-检测抗体三明治法,结合流式细胞术检测DPSC-exo表面标志物CD81和CD9的表达情况。

OPC的培养和鉴定

小鼠OPC由本课题组前期分离制备,来源于出生7天的C57BL/6小鼠脑组织。细胞在无血清条件下培养于DMEM/F12培养基中,并补充2% B27、1% N2、PDGF-AA(20 μg/L)及bFGF(10 μg/L),以维持其增殖及未分化状态。培养条件为37 ℃、5% CO2恒温培养箱,每3天更换一次培养基。为鉴定OPC纯度,将细胞接种于多聚-L-赖氨酸(poly-L-lysine,PLL)包被的培养板上,培养24 h后,采用免疫荧光染色检测其特异性标志物A2B5和PDGFRα的表达。

实验分组和处理

对照组:OPC不做处理;DPSC-exo (LD)+OPC组:DPSC-exo终浓度为10 mg/L;DPSC-exo (HD)+OPC组:DPSC-exo终浓度为100 μg/mL;DPSC-exo (HD)+OPC+Dynasore组:DPSC-exo终浓度为100 mg/L,Dynasore终浓度为80 μmol/L;DPSC-exo (HD)+OPC+siRNA-MSTRG.19716.1组:转染siRNA-MSTRG.19716.1(5’-GUACUUACACUGUAAUCUA-3’)至OPC后24 h,添加终浓度为100 mg/L的DPSC-exo;DPSC-exo (HD)+OPC+siRNA-NC组:转染siRNA错义序列(NC,5’-UAUCGAUAUCUGCAAAUC U-3’)至OPC后24 h,添加终浓度为100 mg/L的DPSC-exo。OPC按照1×105个/孔的密度接种于6孔培养板,正常条件过夜培养,待其完全贴壁后添加DPSC-exo和Dynasore,继续培养48 h。siRNA转染按照转染试剂说明书进行。

免疫荧光染色

将OPC接种于无菌玻片并处理后,用PBS洗涤3次。活细胞染O4:加入稀释于培养基中的O4一抗,室温孵育30 min,PBS洗涤3次后加入相应荧光二抗,室温避光孵育30 min。细胞用4%多聚甲醛固定15 min,PBS洗涤后用0.1% Triton X-100透化10 min,PBS洗涤3次。封闭5% BSA 30 min后,于4 ℃过夜孵育MBP一抗。次日,PBS洗涤3次,加入相应荧光二抗,室温避光孵育1 h,随后用Hoechst染色细胞核5 min并封片。荧光显微镜采集图像,ImageJ软件分析O4和MBP信号。O4阳性表示未成熟OPC或早期OL,MBP阳性表示成熟OL,而O4/MBP双阳性细胞表示分化中期OL,可用于评估OPC的分化效率。OPC的A2B5和PDGFRα染色按照常规步骤进行。

RT-qPCR检测

按照RNA提取试剂盒说明书提取细胞总RNA。取1 μg总RNA按照RNA反转录试剂盒说明书制备cDNA,反转录引物使用 Random9和特异性反转录引物(5’-GTCGTATCC AGTGCGTGTCGTGGAGTCGGCAATTGCACTGGATACGATTTCAC-3’)的混合物。取2 μL 反转录产物作为模板进行扩增。反应体系为20 μL:SYBR Green预混液10 μL,上、下游引物(20 μmol/L)各0.2 μL,cDNA 2 μL,无菌水补足至20 μL。PCR反应条件为:95 ℃预变性10 min;随后进行40个循环:95 ℃ 变性15 s,60 ℃退火/延伸60 s。PCR引物为:miR-294-3p,5’-GTCGTATCCAGT GCGTGTCGT-3’(上游)和5’-AAAGTGCTTCC CTTTTGTGTGT-3’(下游);U6 (M10329.1),5’- GTGCTCGCTTCGGCAGCACATAT-3’(上游)和5’-AATATGGAACGCTTCACGAATTTG-3’(下游)。MSTRG.19716.1,5’-GAAGTACTTAC ACTGTAATCTAGGT-3’(上游)和5’-TGTAA GTACTTCTGCAATCATAC-3’(下游引物)。OLIG2(NM_016967.2),5’-CGGTGCGCAAGCT CTCCAAG-3'(上游)和5’-TAGATCTCGCTCA CCAGTCGCTT-3'(下游)。β-actin(NM_007393.5),5’-GGAGACGGGGTCACCCACACT G-3’(上游)和5’-TCTTCATGAGGTAGTCTG TCAGG-3’(下游引物)。miR-294-3p、MSTRG.19716.1和Olig2 mRNA相对含量通过2-ΔΔCt法求得,U6和β-actin分别被用作内参。

同时,采用RT-qPCR对DPSC-exo和OPC中的MSTRG.19716.1进行绝对定量分析。首先,将包含 MSTRG.19716.1目标序列的PCR产物克隆至质粒载体中,测定其浓度并根据相对分子质量计算理论拷贝数。随后对标准品进行10倍系列梯度稀释,构建标准曲线,用于后续样本的定量分析。从DPSC-exo及OPC中提取总RNA,经反转录获得cDNA后进行qPCR检测。根据样本Ct值代入标准曲线方程,计算DPSC-exo的绝对拷贝数。为实现不同样本间的可比性,分别以细胞数量(每10⁶个OPC)及外泌体颗粒数(每10⁹个颗粒)为归一化单位,计算单位生物实体中的MSTRG.19716.1拷贝数。基于该统一标准,对外泌体与OPC中目标转录本的丰度进行比较,从而评估其在外泌体中的富集程度[14]。

ELISA检测OPC经相应处理后,弃去培养液,使用预冷PBS轻轻洗涤2次,加入细胞裂解液充分裂解,4 ℃下裂解30 min,并于10 000×g离心10 min,收集上清作为待测蛋白样本。按照ELISA试剂盒说明书配制标准品及相关工作液,将标准品和样本分别加入酶标板孔中,37 ℃孵育30 min;随后依次加入检测抗体和酶结合物,按说明书要求孵育并洗板。最后加入显色底物避光反应,待显色充分后加入终止液终止反应,使用酶标仪于450 nm波长处测定各孔吸光度(D值),根据标准曲线计算各组样本中OLIG2蛋白含量。

外泌体摄取实验

DPSC-exo加入前用PKH-26进行标记,于37 ℃、5% CO2条件下继续培养24 h后去除培养基,使用0.5 mL的DPBS洗细胞2遍,以去除未被细胞摄取的游离外泌体。添加500 μL的4%多聚甲醛固定细胞,对细胞核进行Hoechst染色后拍照。在获得细胞的荧光图像后,使用ImageJ软件对这些细胞中的绿色荧光颗粒数量进行计数[15]。先分离背景,再根据绿色荧光通道的强度阈值识别绿色荧光颗粒,并进一步统计颗粒数量及荧光强度。

荧光素酶实验

采用生物信息学软件 TargetScan预测Olig2 mRNA与miR-294-3p的潜在结合位点。化学合成miR-294-3p模拟物(5’-AA AGUGCUUCCCUUUUGUGUGUdTdT-3’)、阻遏物(5’-ACACACAAAAGGGAAGCACUUUdT dT-3’)及阴性对照(NC,5’-CUCUCUAGAUUA GUGUCUGUGUdTdT-3’)。将对数生长期的293细胞接种至24孔培养板,每孔1×10⁴个,37 ℃、5%CO2条件下过夜培养,待细胞完全贴壁后,按照转染试剂说明书进行miR-294-3p模拟物、阻遏物及阴性对照与报告基因载体pGL3-OLIG2-3’UTR (wt)或pGL3-OLIG2-3’UTR (mt)的共转染实验。转染细胞正常条件培养48 h,收集细胞检测荧光素酶活性。将表达载体pcDH-MSTRG.19716.1、miR-294-3p模拟物与报告基因载体共转染293细胞,48 h后收集细胞进行荧光素酶活性检测。

统计学分析

采用GraphPad Prism 9.0软件进行统计学分析。所有实验均为体外实验(n=3)。两组间比较采用独立样本t检验,多组间比较采用单因素方差分析(one-way ANOVA),组间两两比较采用Tukey多重比较检验。在进行统计分析前,对数据进行正态性检验和方差齐性检验。若数据不符合正态分布或方差不齐,则采用非参数检验(如Mann-Whitney U检验或Kruskal-Wallis检验)。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

DPSC-exo表征和OPC细胞鉴定

SEM表征数据表明,DPSC-exo的粒径分布于50~200 nm,符合外泌体大小的理论参数(图1A)。流式鉴定结果表明,经免疫珠吸附形成的外泌体聚集体绝大多数呈现外泌体标志物CD81和CD9阳性表达(图1B)。免疫荧光染色结果表明,绝大多数OPC同时表达A2B5和PDGFRα,说明OPC纯度较高(图1C)。

DPSC-exo与OPC中MSTRG.19716.1含量比较 定量分析结果表明,DPSC-exo中MSTRG.19716.1的拷贝数为(31.80±7.96)×106/109,显著高于OPC中的(4.56±0.98)×106/106(P<0.01),提示MSTRG. 19716.1在DPSC-exo中具有较高载量(图1D)。

DPSC-exo对OPC分化以及MSTRG.19716.1和miR-294-3p含量的影响

免疫荧光染色结果表明,与对照组比较,DPSC-exo (LD)+OPC组细胞中O4与MBP荧光信号均有所增强(P<0.05或P<0.01),DPSC-exo (HD)+OPC组增加更为显著(P均<0.001,图2A)。RT-qPCR检测结果表明,与对照组比较,DPSC-exo (LD)+OPC组MSTRG.19716.1含量明显增加(P<0.05),DPSC-exo (HD)+OPC组增加更为显著(P<0.001);与DPSC-exo (HD)+OPC组比较,DPSC-exo (HD)+ OPC+Dynasore组MSTRG.19716.1含量明显降低(P<0.001)。与对照组比较,DPSC-exo (LD)+ OPC组miR-294-3p含量有所降低但差异无统计学意义,而DPSC-exo (HD)+OPC组明显降低(P<0.05);与DPSC-exo (HD)+OPC组比较,DPSC-exo (HD)+OPC+Dynasore组miR-294-3p含量明显升高(P<0.05,图2B)。

MSTRG.19716.1对miR-294-3p与Olig2 mRNA结合的影响

生物信息学预测显示,在小鼠Olig2 mRNA的3’非编码区(untranslated region,UTR),存在7个碱基的miR-294-3p种子区结合位点5’- AGCACUU-3’ (图3A)。荧光素酶实验结果表明,与pGL3-Olig2-3’UTR (wt)转染组比较,miR-294-5p模拟物或阻遏物与其共转染组293细胞中荧光素酶活性明显降低和升高(P均<0.01)。与pGL3-Olig2-3’UTR (mt)转染组比较,miR-294-5p 模拟物或阻遏物与其共转染组293细胞中荧光素酶活性无显著影响。此外,阴性对照转染对pGL3-Olig2-3’UTR (wt)及pGL3-Olig2-3’UTR (mt)转染的293细胞中荧光素酶活性均无显著影响(图3B)。在MSTRG.19716.1序列上,至少存在3个miR-294-3p种子区结合位点(图3C)。荧光素酶实验结果表明,与pGL3-Olig2-3’UTR (wt)转染组比较,miR-294-5p模拟物与其共转染组293细胞中荧光素酶活性明显降低(P<0.01);与pGL3-Olig2-3UTR (wt)+ miR-294-5p模拟物转染组比较,pcDH-MSTRG.19716.1+pGL3-Olig2-3’UTR (wt)+miR-294-5p模拟物共转染组293细胞中荧光素酶活性明显上升(P<0.01,图3D)。

DPSC-exo在OPC中的摄取分析

荧光显微镜下,DPSC-exo进入OPC的效率与共孵育时间以及添加浓度呈正比。与对照组相比,DPSC-exo (LD)+OPC组细胞中红色荧光颗粒数明显增加,且24 h组差异有统计学意义(P<0.01);DPSC-exo (HD)+OPC组中红色荧光颗粒数增加更为显著(12 h组:P<0.05,24 h组:P<0.001)(图4A)。

MSTRG.19716.1沉默对DPSC-exo促进OPC中OLIG2蛋白表达的影响

RT-qPCR检测结果显示,与对照组比较,DPSC-exo (HD)+OPC组MSTRG.19716.1含量明显增加(P<0.001);与DPSC-exo (HD)+OPC组比较,DPSC-exo (HD)+OPC+siRNA-MSTRG.19716.1组MSTRG.19716.1含量明显降低(P<0.01),DPSC-exo (HD)+OPC+siRNA-NC组无明显变化(图4B)。ELISA检测结果则表明,OLIG2蛋白在各组OPC中的表达变化趋势与MSTRG.19716.1完全一致(图4C)。

讨 论

OPC是CNS中重要的胶质细胞,在神经发育过程中发挥关键作用[16],其主要功能是分化为成熟的OL进而形成包裹神经元轴突的髓鞘,从而加快神经冲动传导,维持神经信号的快速高效传递,并为轴突提供保护以及营养和代谢支持。OL的生成及髓鞘化是一个受到精细调控的过程,不仅对大脑正常发育至关重要,在神经再生、神经修复及相关疾病治疗中也具有重要意义。OL缺失或功能异常可导致多种神经系统疾病,如多发性硬化症、脑白质疾病及部分遗传性周围神经病,进而引起神经功能障碍[17-18]。因此,OPC正常分化为OL在很大程度上决定了髓鞘生成与修复的水平[19-20]。研究表明,促进OPC分化可加快受损髓鞘的再生,并在神经损伤及神经退行性疾病中发挥积极作用[21]。在NDD等疾病中,再髓鞘化水平的提高亦与临床症状改善密切相关[22]。基于上述研究结果,以OPC分化调控为模型,进一步探索促进其向OL分化的有效策略,可为以OPC分化为靶点的神经修复干预提供理论支持。

由于DPSC来源于神经嵴外胚层,具有一定神经趋向性,其外泌体又具备神经保护和促修复再生特性,DPSC-exo在神经损伤修复中的应用潜力已受到广泛关注。研究表明,DPSC-exo可促进神经细胞生长与分化,改善受损神经组织修复,其作用可能与其携带的生长因子及促神经生长信号分子有关。DPSC-exo中的抗炎分子可减轻损伤区域的炎症反应,为神经再生创造有利微环境[23];其所含的促血管生成因子还能促进新生血管形成,为受损组织提供氧气和营养支持[24]。Venugopal等[25]发现,在体外兴奋性毒性损伤模型中,人DPSC-exo较骨髓间充质干细胞来源的外泌体更能抑制神经细胞凋亡,其机制可能与上调抗凋亡因子Bcl-2有关。另有研究显示,人脱落乳牙干细胞来源的外泌体可显著减少6-羟基多巴胺诱导的多巴胺能神经元凋亡,为其在帕金森病等神经退行性疾病中的应用提供了理论依据[26]。另有研究表明,人DPSC-exo对创伤性周围神经损伤(peripheral nerve injury,PNI)的修复作用可能与促进髓鞘再生有关[27]。因此,DPSC-exo已成为神经损伤修复生物治疗领域的重要研究热点,其作为神经修复生物治疗材料的潜力已初步显现。本研究发现DPSC-exo与OPC共培养可显著上调细胞中O4和MBP的表达,而使用外泌体抑制剂Dynasore可有效削弱DPSC-exo的上述作用,提示DPSC-exo能够进入细胞并促进OPC向OL分化。

外泌体富含蛋白质、mRNA、microRNA及lncRNA等多种生物活性分子,能够通过细胞间信息传递调控受体细胞功能[28]。本研究发现,与OPC相比,DPSC-exo中富集MSTRG.19716.1。进一步机制研究显示,MSTRG.19716.1可通过ceRNA机制竞争性抑制miR-294-3p对OLIG2蛋白表达的负调控,从而促进OPC向成熟OL的分化。目前尚无关于MSTRG.19716.1生物学功能的报道,本研究为其功能研究提供了初步的实验依据。

在生理条件下,DPSC-exo主要作为牙髓微环境中的旁分泌介质,参与组织稳态维持、炎症调控及再生修复等过程,目前尚缺乏其在体内直接调控OPC分化及髓鞘发育的明确证据。然而,鉴于外泌体作为蛋白质及lncRNA的重要递送载体,在细胞间通讯中发挥关键作用,DPSC-exo理论上可能通过递送功能性RNA调控分化相关信号通路,从而影响OPC分化及髓鞘形成。结合本研究结果,推测DPSC-exo可能通过递送MSTRG.19716.1调控miR-294-3p/OLIG2信号轴,从而促进OPC分化。

本研究存在一定局限性。首先,本研究主要基于体外实验,尚缺乏体内验证,在CNS发育异常及神经损伤修复中的实际作用仍需进一步明确。其次,虽然本研究通过靶向沉默MSTRG.19716.1是否逆转DPSC-exo对OPC中miR-294-3p/OLIG2轴的影响,确认了MSTRG.19716.1在DPSC-exo促进OPC分化中的核心作用,然而,考虑到外泌体成分复杂,DPSC-exo中是否含有促进OPC分化的其他功能分子仍有待进一步的筛查。此外,虽然通过比较发现MSTRG.19716.1在OPC中的富集程度远低于DPSC-exo,但这种低背景表达是否受到OPC周边微环境及时空特异性的影响仍有待进一步阐明。

本研究首次发现DPSC-exo能够促进OPC分化和成熟OL生成,提示其在髓鞘形成与再生中具有重要作用。机制研究表明,DPSC-exo的上述作用与其通过递送MSTRG.19716.1影响miR-294-3p/OLIG2信号轴,进而促进OPC分化有关。上述结果为DPSC-exo用于神经发育障碍及神经损伤修复提供了新的理论依据。

参考文献

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