间充质干细胞来源的外泌体减弱TLR7介导的肥大细胞活化

Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes Attenuate TLR7-Mediated Mast Cell Activation.

作者信息Kyung-Ah Cho, Je-Eun Cha, Jungwoo Kim, Yu-Hee Kim, Kyung-Ha Ryu, So-Youn Woo
PMID34792754
发布时间2022-02
DOI10.1007/s13770-021-00395-4

实验完整度

包含体外HMC-1细胞实验和体内小鼠模型,验证了外泌体对肥大细胞活化的抑制作用及miRNA机制,属于多个证据层级。

主要模型

HMC-1人肥大细胞系 C57BL/6小鼠TLR7激动剂注射模型

重点核对

IMQ(R837)作为TLR7激动剂,体外处理HMC-1细胞浓度为2.5 μg/mL,处理24小时 T-MSC外泌体体外处理HMC-1细胞浓度为5 μg/mL 小鼠皮下注射IMQ剂量为20 μg/只/次,共8次,间隔2或3天 T-MSC外泌体通过尾静脉注射,剂量为35 μg/只/次,共2次 使用C57BL/6雌性小鼠,8周龄,购自OrientBio(韩国城南)

摘要

背景:肥大细胞是皮肤中的免疫哨兵,对多种病理和环境刺激作出反应;其功能归因于Toll样受体(TLRs)的表达。我们之前发现扁桃体来源的间充质干细胞(T-MSCs)能有效减弱小鼠中TLR7介导的皮肤炎症,伴随着肥大细胞数量的增加。本研究探讨了T-MSC细胞外囊泡(如外泌体)是否能够调节肥大细胞对TLR7刺激的活化。方法:用TLR7激动剂处理人肥大细胞系HMC-1,在存在或不存在T-MSC外泌体的情况下,评估所表达的炎症细胞因子的水平。此外,给小鼠重复注射TLR7激动剂,有或没有T-MSC外泌体的间隔治疗,并评估皮肤中肥大细胞和相关免疫细胞的分布。结果:我们发现,含有靶向炎症细胞因子microRNA的T-MSC外泌体显著降低了TLR7激动剂处理的HMC-1细胞中炎症细胞因子的表达。此外,T-MSC外泌体抑制了TLR7激动剂处理小鼠中真皮肥大细胞和CD14阳性细胞数量的增加。结论:我们的数据表明,T-MSC外泌体在炎症条件下(包括TLR7刺激)对肥大细胞活化具有调节作用。

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
扁桃体间充质干细胞来源的外泌体是否能够调节肥大细胞对TLR7刺激的活化反应。
核心机制
T-MSC外泌体中含有的microRNAs(has-miR-214-3p、has-miR-424-5p、has-miR-126-5p和has-miR-302c-3p)靶向炎症细胞因子,从而下调肥大细胞中炎症因子的表达。
主要证据
体外HMC-1细胞实验中,T-MSC外泌体抑制IMQ诱导的细胞增殖和炎症因子(IL-8、M-CSF等)的表达;体内小鼠模型中,T-MSC外泌体减少了IMQ诱导的真皮肥大细胞和CD14阳性细胞数量的增加。
研究意义
研究结果提示T-MSC外泌体可能作为靶向肥大细胞介导炎症反应的潜在治疗选择,支持细胞外囊泡在炎症性疾病中的治疗应用。

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

T-MSC外泌体的分离与表征

获取并验证外泌体的存在及其基本特性。

从T-MSC条件培养基中通过超滤和ExoQuick-TC沉淀分离外泌体,并用Western blot检测CD63和CD81表达,用Nanosight分析颗粒大小。

2

T-MSC外泌体对HMC-1细胞活力的影响

检测T-MSC外泌体对HMC-1细胞增殖及IMQ诱导增殖的毒性作用。

用不同浓度T-MSC外泌体处理HMC-1细胞,或IMQ存在下处理,通过MTT法检测细胞活力。

3

T-MSC外泌体对IMQ激活的肥大细胞形态的影响

观察T-MSC外泌体对TLR7介导的肥大细胞形态变化的调节。

用Giemsa染色对HMC-1细胞进行形态学观察,比较对照、IMQ处理及IMQ加外泌体处理组。

4

炎症细胞因子表达谱分析

检测IMQ处理的HMC-1细胞在T-MSC外泌体存在下炎症因子的表达变化。

使用人炎症抗体芯片和qRT-PCR检测细胞裂解液中细胞因子的蛋白和mRNA水平。

5

T-MSC外泌体中miRNA的测序和表达分析

鉴定外泌体中可能靶向炎症因子的miRNA并进行表达验证。

对T-MSC外泌体进行小RNA测序,并通过qRT-PCR验证特定miRNA的表达水平。

6

小鼠体内模型验证外泌体对肥大细胞和CD14阳性细胞的影响

验证T-MSC外泌体在体内对TLR7介导的肥大细胞和单核/巨噬细胞浸润的影响。

重复皮下注射IMQ建立小鼠皮肤炎症模型,部分小鼠静脉注射T-MSC外泌体,然后取背部皮肤进行甲苯胺蓝染色和CD14免疫组化染色。

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
咪喹莫德InvivoGenR837
ExoQuick-TC试剂System Biosciences--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
伊斯科夫改良杜尔贝科培养基GIBCO--
吉姆萨染色液Sigma-Aldrich--
抗CD63抗体Abcamab193349
抗CD81抗体Santa Cruz Biotechnologysc-166029
辣根过氧化物酶标记抗小鼠IgGSigma-Aldrich--
SuperSignal West Femto底物Thermo Fisher Scientific--
ImageQuant LAS 3000成像系统GE Healthcare--
MTTSigma-Aldrich--
人炎症抗体芯片Abcamab134003
Exo2D RNA检测试剂盒Exosome Plus--
MystiCq MicroRNA cDNA合成试剂盒Sigma-Aldrich--
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
反转录试剂ELPIS-Biotech--
SensiFAST SYBR Hi-ROX试剂盒Bioline--
StepOnePlus实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
抗CD14抗体Bioss Antibodies Inc.bsm-52556R
MULTIVIEW(鼠HRP/兔AP)免疫组化试剂盒Enzo Life Sciences Inc.--
GraphPad PRISM 7软件GraphPad Software Inc.--

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HMC-1细胞培养与刺激
HMC-1细胞来源,培养条件(IMDM,10%FBS,100 μg/mL链霉素,100 U/mL青霉素),IMQ处理浓度(2.5 μg/mL)和处理时间(24小时),外泌体处理浓度(5 μg/mL)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture;Results: T-MSC exosomes inhibit IMQ-induced mast cell activation
外泌体分离与定量
T-MSC培养条件(80-90%融合度,无血清DMEM,48小时),离心和过滤参数(1300 rpm 5分钟,0.2 μm滤膜),浓缩倍数(20倍),ExoQuick-TC沉淀条件(4℃过夜,1500×g 35分钟),外泌体蛋白定量方法(BCA法)
阅读提示:Materials and methods: Isolation of exosomes from T-MSCs
体外细胞活力检测
HMC-1细胞接种密度(未明确说明),外泌体浓度梯度(0.5-20 μg/mL),IMQ浓度(2.5 μg/mL),处理时间(24小时),MTT检测波长(570 nm)
阅读提示:Materials and methods: MTT assay;Figure 1C和1D
炎症因子表达检测
抗体芯片检测样本处理(IMQ 2.5 μg/mL,外泌体5 μg/mL,24小时),qRT-PCR内参基因(GAPDH),引物序列(见表1),实验中重复次数(抗体芯片实验重复两次)
阅读提示:Materials and methods: Human inflammation antibody array, Quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction;Table 1
miRNA测序和表达验证
小RNA文库构建方法(SMARTer smRNA-Seq Kit),测序平台(Illumina HiSeq 2500),读数长度(51碱基),标准化方法(DESeq2相对对数表达标准化),qRT-PCR内参(RNU6-1),使用的miRNA(has-miR-214-3p, has-miR-424-5p, has-miR-126-5p, has-miR-302c-3p)
阅读提示:Materials and methods: Small RNA library construction and sequencing analysis, Quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction
体内小鼠模型
小鼠品系(C57BL/6),性别(雌性),年龄(8周龄),饲养条件(无特定病原体,21-23℃,51-54%湿度,12小时光照/黑暗循环),IMQ注射剂量(20 μg/只/次),注射频率(每2或3天一次,共8次),注射途径(皮下),外泌体注射剂量(35 μg/只/次),注射途径(尾静脉),注射次数(2次),实验方案(图5A和6A)
阅读提示:Materials and methods: Animals;图5A和图6A
组织学分析
皮肤固定方法(4%甲醛),包埋(石蜡),切片厚度(5 μm),甲苯胺蓝染色计数肥大细胞(放大400×),CD14免疫组化染色计数阳性细胞(放大1000×),计数细胞类型定义
阅读提示:Materials and methods: Histology and immunochemistry