脂肪瘤组织来源的小细胞外囊泡在脂肪组织再生中的治疗潜力——一项体外和体内研究

Therapeutic potential of small extracellular vesicles derived from lipoma tissue in adipose tissue regeneration-an in vitro and in vivo study.

作者信息Pengyu Hong, Xiaoyang Xu, Xin Hu, Hao Yang, Yue Wu, Juan Chen, Kun Li, Zhangui Tang
PMID33789709
发布时间2021-03-31
DOI10.1186/s13287-021-02291-z

实验完整度

高

研究包含体外细胞实验(ADSCs增殖、迁移、成脂分化)和体内动物模型(SD大鼠皮下移植)两个独立证据层级,且包含功能验证和机制相关验证。

主要模型

人脂肪组织来源的ADSCs 人脂肪瘤组织来源的sEV-LT 人脂肪组织来源的sEV-AT SD大鼠皮下移植模型

重点核对

sEV-LT处理ADSCs的浓度(40 μg/ml)及对应颗粒数(1.40×10^9 particles/ml) sEV-AT处理ADSCs的浓度(40 μg/ml)及对应颗粒数(2.55×10^9 particles/ml) 体内移植:每管含100 μl Matrigel和100 μg sEV-LT或sEV-AT 体内移植时间点:2、4、8、12周,每个时间点n=4 ADSCs鉴定:CD105、CD90、CD73阳性,CD34和CD31阴性

摘要

目的:探讨脂肪瘤组织来源的小细胞外囊泡(sEV-LT)的成脂作用,并寻找一种新的无细胞治疗方法用于脂肪组织再生。方法:从人脂肪组织中分离脂肪组织来源的干细胞(ADSCs)和脂肪组织来源的小细胞外囊泡(sEV-AT),从人脂肪瘤组织中分离sEV-LT。通过流式细胞术分析和成脂、成骨分化实验对ADSCs进行鉴定。通过电子显微镜、纳米颗粒追踪和蛋白质印迹法对sEV进行鉴定。分别用sEV-LT和sEV-AT处理ADSCs。使用荧光共聚焦显微镜研究ADSCs是否可以摄取sEV-LT和sEV-AT。通过CCK-8实验、划痕实验和油红O染色实验评估ADSCs的增殖、迁移能力和成脂分化,并通过实时定量PCR(RT-PCR)评估ADSCs中成脂相关基因C/EBP-δ、PPARγ2和脂联素的表达水平。将sEV-LT和sEV-AT移植管皮下植入SD大鼠,在移植后2、4、8和12周对新组织进行定性和组织学评估。随后使用苏木精和伊红(H&E)染色观察并比较新生组织中的脂肪生成和血管生成,而免疫组织化学用于检查第4周时C/EBP-α、PPARγ、脂联素和CD31的表达和分布。结果:体外实验表明,sEV-LT和sEV-AT均可通过内吞作用被ADSCs摄取。划痕实验和CCK-8实验显示,sEV-LT组和sEV-AT组中ADSCs的迁移面积和增殖数量显著高于无sEV组(p < 0.05)。与sEV-AT组相比,sEV-LT组中ADSCs的迁移面积和增殖数量更大(p < 0.05)。油红O染色和RT-PCR实验显示,与无sEV组相比,sEV-LT组和sEV-AT组中ADSCs的脂滴和成脂相关基因PPARγ2和脂联素的mRNA表达水平显著上调(p < 0.05);然而,C/EBP-δ的表达水平无统计学意义(p > 0.05)。此外,sEV-LT组和sEV-AT组之间的脂滴数量和成脂相关基因无显著差异(p > 0.05)。在第2、4、8和12周,与Matrigel组相比,sEV-LT组和sEV-AT组新生组织中的脂肪细胞面积和毛细血管数量显著增加(p < 0.05);然而,sEV-LT组和sEV-AT组之间无显著差异(p > 0.05)。在第4周,sEV-LT组和sEV-AT组的新生组织均显示C/EBP-α、PPARγ、脂联素和CD31蛋白表达上调,而Matrigel组的新生组织仅显示CD31蛋白阳性表达。结论:本研究表明,sEV-LT通过促进ADSCs在体外的增殖、迁移和成脂分化,并在体内招募脂肪细胞和促进血管生成,对脂肪组织再生发挥促进作用。sEV-LT可以作为生成脂肪组织的替代无细胞治疗策略,从而在组织工程中提供广阔的应用前景。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
脂肪瘤组织来源的小细胞外囊泡(sEV-LT)是否具有促进脂肪组织再生的作用?
核心机制
sEV-LT通过促进ADSCs的增殖、迁移和成脂分化,并在体内招募脂肪细胞和促进血管生成,从而促进脂肪组织再生。
主要证据
体外实验显示sEV-LT可被ADSCs摄取,并显著促进ADSCs迁移、增殖和成脂分化(油红O染色和PPARγ2、Adiponectin mRNA表达上调);体内实验显示sEV-LT移植组在第2、4、8、12周时脂肪细胞面积和毛细血管数量显著增加,且第4周时C/EBP-α、PPARγ、Adiponectin和CD31蛋白表达上调。
研究意义
sEV-LT可作为脂肪组织再生的替代无细胞治疗策略,在组织工程中具有广阔的应用前景。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

ADSCs和sEV的分离与鉴定

验证从人脂肪组织和脂肪瘤组织中成功分离出ADSCs及sEV-LT和sEV-AT。

从人皮下脂肪组织分离ADSCs,并通过流式细胞术(CD105、CD90、CD73阳性;CD34、CD31阴性)及成脂、成骨分化实验进行鉴定。从脂肪瘤组织和脂肪组织分离sEV,通过TEM、ZetaView和Western blot(CD9、CD63、TSG101)鉴定。

2

ADSCs对sEV的摄取实验

验证sEV-LT和sEV-AT是否能够被ADSCs内吞。

用DiO标记sEV,与ADSCs共培养6小时,通过荧光共聚焦显微镜观察。

3

细胞迁移实验

比较sEV-LT和sEV-AT对ADSCs迁移能力的影响。

采用划痕实验,在ADSCs单层划痕后分别加入sEV-LT、sEV-AT或PBS,在0、12、24小时记录图像并计算迁移面积。

4

细胞增殖实验

比较sEV-LT和sEV-AT对ADSCs增殖能力的影响。

采用CCK-8实验,在ADSCs培养的第0、1、2、3、4、5天检测OD值。

5

成脂分化实验

比较sEV-LT和sEV-AT对ADSCs成脂分化的影响。

用含sEV-LT、sEV-AT或对照培养基处理ADSCs至14天,通过油红O染色和RT-PCR检测成脂相关基因表达。

6

体内移植实验

评估sEV-LT和sEV-AT在体内对脂肪组织再生的促进作用。

将sEV-LT或sEV-AT与Matrigel混合后注入硅胶管,皮下植入SD大鼠,在不同时间点取材进行组织学分析。

7

组织学分析

比较各组新生组织中脂肪生成和血管生成情况。

对新生组织进行H&E染色,定量脂肪细胞面积和毛细血管数量;通过免疫组化检测C/EBP-α、PPARγ、Adiponectin和CD31的表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM/F12培养基BI--
胎牛血清BI--
青霉素/链霉素----
L-谷氨酰胺----
I型胶原酶Sigma--
CD105-PE抗体Biolegend--
CD90-PE抗体Biolegend--
CD73-PE抗体Biolegend--
CD34-PE抗体Biolegend--
CD14-PE抗体Biolegend--
成脂分化培养基Cyagen--
成骨分化培养基Cyagen--
茜素红SCyagen--
Celstir搅拌瓶Wheaton--
Amicon® Ultra-50离心过滤装置Millipore--
总外泌体分离试剂Life Technologies--
Pierce BCA蛋白测定试剂盒KeyGEN--
透射电子显微镜FEI Tecnai G2 Spirit--
ZetaView®系统Particle Metrix--
RIPA裂解缓冲液KeyGEN--
抗CD9抗体Abcamab92726
抗CD63抗体Abclonala5271
抗TSG101抗体Proteintech28283-1-ap
ImageQuant LAS 4000 mini成像系统GE Healthcare--
DiO染料Invitrogen--
鬼笔环肽Invitrogen--
DAPISigma--
共聚焦显微镜Olympus FV1000--
CCK-8试剂盒KeyGEN--
酶标仪BioTek--
油红OCyagen--
TRIzol试剂Invitrogen--
Revert Aid第一链cDNA合成试剂盒Thermo Scientific--
SYBR Premix ExTaqTaKaRa--
实时定量PCR仪Biometra Tone--
Matrigel基质胶Corning--
4/0尼龙缝线----
抗CEBP-α抗体Biossbs1630R
抗PPARγ抗体Biossbs4888R
抗脂联素抗体Biossbs0471R
抗CD31抗体Sino Biological50408-T16

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
体外细胞迁移实验
ADSCs接种密度、划痕工具、sEV处理浓度和颗粒数、对照组设置、检测时间点
阅读提示:Methods中的Cell migration assay
体外细胞增殖实验
ADSCs接种密度、sEV处理浓度和颗粒数、对照组设置、检测时间点、检测波长
阅读提示:Methods中的Cell proliferation assay
体外成脂分化实验
ADSCs接种密度、处理分组、sEV浓度和颗粒数、培养时间、换液频率、油红O染色定量
阅读提示:Methods中的Adipogenic differentiation of ADSCs
体内动物实验
大鼠品系、周龄、体重、数量、麻醉剂量、移植管规格、分组及sEV剂量、取材时间点
阅读提示:Methods中的Adipose tissue regeneration experiments in an animal model
组织学分析
切片厚度、染色方法、图像放大倍数、随机视野数、定量指标(脂肪细胞面积、毛细血管数量)、免疫组化抗体及编号
阅读提示:Methods中的Histology
ADSCs和sEV的鉴定
ADSCs表面标志物(CD105、CD90、CD73阳性;CD34、CD31阴性)、sEV标志物(CD9、CD63、TSG101)、sEV平均粒径
阅读提示:Methods中的Characterization of ADSCs和Characterization of small extracellular vesicles