人脐带间充质干细胞来源的外泌体miR-335-5p通过降低ADAM19蛋白水平减轻肾小管上皮细胞的炎症和上皮-肌成纤维细胞转分化。

Human umbilical cord mesenchymal stem cell-derived exosomal miR-335-5p attenuates the inflammation and tubular epithelial-myofibroblast transdifferentiation of renal tubular epithelial cells by reducing ADAM19 protein levels.

作者信息Zhenhua Qiu, Zhihui Zhong, Yuehan Zhang, Haoling Tan, Bo Deng, Guohuang Meng
PMID35902972
发布时间2022-07-28
DOI10.1186/s13287-022-03071-z

实验完整度

中

包含细胞模型(HK-2)和hucMSC外泌体,进行了功能验证(miR-335-5p mimic/inhibitor、ADAM19过表达/敲低)及机制验证(双荧光素酶报告基因),但缺乏动物模型和患者样本。

主要模型

TGF-β1诱导的HK-2人肾小管上皮细胞 hucMSC来源的外泌体

重点核对

HK-2细胞用10 ng/ml重组人TGF-β1处理24小时以诱导EMT hucMSC外泌体处理浓度:10、20、40 μg蛋白当量,处理24小时 miR-335-5p mimic、inhibitor、si-ADAM19和ov-ADAM19转染 ADAM19 3'UTR野生型和突变型双荧光素酶报告基因实验 qPCR内参U6,Western blot内参GAPDH

摘要

背景 肾小管上皮-肌成纤维细胞转分化(EMT)在肾纤维化的调控中起关键作用。人脐带间充质干细胞(hucMSCs)来源的外泌体在减轻肾纤维化和损伤中发挥重要作用。此外,hucMSC来源的外泌体含有许多microRNAs(miRNAs)。然而,间充质干细胞是否能够通过外泌体miRNAs调节转化生长因子(TGF)-β1诱导的人肾小管上皮细胞(RTECs)的EMT尚不清楚。 方法 人RTEC系HK-2与TGF-β1和hucMSC来源的外泌体共处理。此外,用miR-335-5p模拟物和去整合素和金属蛋白酶结构域蛋白19(ADAM19)过表达质粒转染TGF-β1处理的HK-2细胞。分别通过定量逆转录聚合酶链反应、蛋白质印迹和酶联免疫吸附测定法测量miR-335-5p表达、ADAM19蛋白和炎症水平。 结果 TGF-β1处理将HK-2细胞的形状从鹅卵石形态改变为长纺锤形,伴随着白细胞介素(IL)-6、肿瘤坏死因子-α、IL-1β、胶原蛋白I、胶原蛋白III、α-平滑肌肌动蛋白、波形蛋白和N-钙粘蛋白蛋白水平的增加,而E-钙粘蛋白蛋白水平在这些HK-2细胞中降低,表明TGF-β1处理诱导了HK-2细胞的炎症和EMT。HucMSC-外泌体通过转移miR-335-5p改善了TGF-β1诱导的HK-2细胞的炎症和EMT表型。发现miR-335-5p与ADAM19 3‘-非翻译区结合以降低ADAM19蛋白水平。此外,在TGF-β1诱导下,miR-335-5p通过降低ADAM19蛋白水平改善了HK-2细胞的炎症和EMT表型。 结论 HucMSC来源的外泌体miR-335-5p通过降低ADAM19蛋白水平减轻TGF-β1诱导的HK-2细胞的炎症和EMT。这项研究为临床治疗肾纤维化提供了潜在的治疗策略和靶点。

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
hucMSC来源的外泌体是否通过miRNAs调节TGF-β1诱导的肾小管上皮细胞EMT及潜在机制。
核心机制
hucMSC外泌体将miR-335-5p转移至HK-2细胞,miR-335-5p直接结合ADAM19 3'UTR降低其蛋白水平,从而减轻TGF-β1诱导的EMT和炎症。
主要证据
TGF-β1诱导HK-2细胞后,hucMSC外泌体处理逆转EMT和炎症标志物变化;miR-335-5p mimic/抑制剂及ADAM19过表达/敲低实验验证功能;双荧光素酶报告基因证实miR-335-5p靶向ADAM19 3'UTR。
研究意义
该研究为临床治疗肾纤维化提供了潜在的治疗策略和靶点。

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

模型建立与表型评估

建立TGF-β1诱导的HK-2细胞EMT和炎症模型,并验证EMT和炎症的表型变化。

用TGF-β1处理HK-2细胞,观察细胞形态变化,检测炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-4、IL-10)和EMT标志物(collagen I、collagen III、α-SMA、vimentin、N-cadherin、E-cadherin)的水平。

2

外泌体提取与鉴定及其功能初探

从hucMSC培养上清中提取外泌体并鉴定其特性,然后评估其对TGF-β1诱导的HK-2细胞EMT和炎症的影响。

收集hucMSC无血清条件培养基,用总外泌体分离试剂提取外泌体,TEM、NTA和Western blotting鉴定。将不同浓度的外泌体处理TGF-β1诱导的HK-2细胞,检测EMT和炎症指标。

3

外泌体miRNA筛选与验证

筛选hucMSC外泌体中可能介导抗纤维化作用的miRNA。

结合GEO数据集(GSE69909、GSE76549)和文献数据,筛选出在hucMSC外泌体中高表达且在肾纤维化组织中低表达的miRNA,最终确定miR-335-5p,并在细胞中验证其表达变化。

4

外泌体miR-335-5p功能验证

验证hucMSC外泌体中的miR-335-5p是否介导其抗EMT和抗炎作用。

用miR-335-5p抑制剂转染hucMSC,收集外泌体处理TGF-β1诱导的HK-2细胞,检测EMT和炎症指标。

5

miR-335-5p靶基因的预测与验证

预测并验证miR-335-5p的直接靶基因。

利用StarBase3.0、miRWalk预测靶基因,与GSE20247差异表达基因取交集,筛选ADAM19,通过双荧光素酶报告基因验证miR-335-5p与ADAM19 3'UTR的结合。

6

ADAM19功能验证及回复实验

验证ADAM19在EMT和炎症中的作用,并确认miR-335-5p通过下调ADAM19发挥功能。

在TGF-β1诱导的HK-2细胞中敲低或过表达ADAM19,检测EMT和炎症指标;并在miR-335-5p mimic基础上过表达ADAM19,观察是否逆转miR-335-5p的效应。

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----
胎牛血清----
α-MEM培养基----
重组人TGF-β1R&D Systems--
总外泌体分离试剂GENESEED--
日立H-7650透射电子显微镜HitachiH-7650
ZetaView® 纳米粒子追踪分析仪Particle Metrix--
TRIzol试剂Invitrogen--
PrimeScript™逆转录试剂盒Takara--
Mir-X miRNA qPCR SYBR试剂盒Clontech Laboratories, Inc.--
7500实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems7500
聚偏二氟乙烯膜Millipore--
抗ADAM19抗体Abcamab191457
抗胶原蛋白I抗体Abcamab34710
抗胶原蛋白III抗体Abcamab184993
抗α-平滑肌肌动蛋白抗体Abcamab5831
抗波形蛋白抗体Abcamab92547
抗N-钙粘蛋白抗体Abcamab76011
抗E-钙粘蛋白抗体Abcamab40772
抗GAPDH抗体Abcamab8245
山羊抗兔IgG(H+L)和小鼠/人吸附HRPAbcamab6702
增强化学发光试剂Thermo Scientific Pierce--
ELISA试剂盒Biossbsk11004
IL-4 ELISA试剂盒Biossbsk11004
IL-10 ELISA试剂盒Biossbsk11010
TNF-α ELISA试剂盒Biossbsk11014
IL-6 ELISA试剂盒Biossbsk11007
IL-1β ELISA试剂盒Biossbsk11001
Lipofectamine 3000Invitrogen--
miR-335-5p模拟物和抑制剂RiboBio--
阴性对照模拟物/抑制剂RiboBio--
si-ADAM19和si-NCRiboBio--
pcDNA 3.1载体GENEWIZ--
psi-CHECK-2载体Promega--
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
SPSS软件IBM19.0

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
细胞培养与诱导
HK-2细胞使用DMEM/F12+10% FBS培养,37°C、5% CO2;TGF-β1处理浓度、时间,血清饥饿条件
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and treatment
外泌体提取与处理
hucMSC培养条件、无血清培养基、收集时间;外泌体提取试剂;外泌体处理浓度(10、20、40 μg)和时间
阅读提示:Materials and methods: Exosome collection and identification; Figure 2 legend
miRNA靶基因验证
双荧光素酶报告基因实验的转染组合、时间;ADAM19 3'UTR野生型和突变型序列
阅读提示:Materials and methods: Dual-luciferase reporter assay; Results section and Figure 6
细胞转染
转染试剂(Lipofectamine 3000),各转染物的浓度和转染时间
阅读提示:Materials and methods: Cell transfection
检测指标
炎症因子和EMT标志物的检测方法及内参(GAPDH、U6)
阅读提示:Materials and methods: Western blotting, RT-qPCR, ELISA