间充质干细胞来源的细胞外囊泡递送的miR-124通过稳定p62-Keap1-Nrf2通路在大鼠脊髓损伤后发挥神经保护作用

MiR-124 Delivered by Extracellular Vesicles from Mesenchymal Stem Cell Exerts Neuroprotective Effects by Stabilizing the p62-Keap1-Nrf2 Pathway after Spinal Cord Injury in Rats.

作者信息Chao Fang, Jun Qian, Bi-Zhi Tu, Xiang Xia, Chong-Yu Jia, Cai-Liang Shen
PMID39992585
发布时间2025-07
DOI10.1007/s12035-025-04755-2

实验完整度

包含体外细胞实验和体内大鼠SCI模型,涉及分子检测、细胞凋亡、氧化应激、行为学和组织学等,且对通路进行了功能验证。

主要模型

原代大鼠皮层神经元 大鼠脊髓挫伤模型

重点核对

SD大鼠,8周龄,220-230g,雌性 SCI造模:T9-T10椎板切除后,10g NYU撞击器从3cm高度自由落体撞击脊髓 体外神经元损伤:谷氨酸100μM处理30分钟 MSC-EVs尾静脉注射200μl 分组:Control、Glu、miR-sponge、EV、NC(体外);SCI、SCI+EV、SCI+EV-miR-124、SCI+EV-NC(体内)

摘要

脊髓损伤(SCI)可对神经组织造成不可逆的创伤,导致患者运动和感觉功能的永久性损伤。间充质干细胞来源的细胞外囊泡(MSC-EVs)可以模拟MSCs的大部分功能,被认为是治疗SCI的理想选择。然而,MSC-EVs治疗SCI的潜在机制仍需探索。我们体外培养神经元,探讨miR-124对p62-Keap1-Nrf2通路的影响。此外,将含有miR-124的MSC-EVs注入大鼠脊髓损伤模型,观察其神经修复效果。miR-124可逆转p62的积累,促进自噬并减轻氧化应激,从而发挥神经保护作用。术后注射过表达miR-124的MSC-EVs的大鼠表现出更高的BBB评分、更低的细胞凋亡水平和更好的脊髓组织形态。我们的结果表明,miR-124可以稳定p62-Keap1-Nrf2环路,从而促进自噬和减轻氧化应激以发挥神经保护作用。我们的研究提出了治疗SCI的新潜在靶点。

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
MSC-EVs递送的miR-124能否通过调节p62-Keap1-Nrf2通路,减轻氧化应激和细胞凋亡,促进大鼠脊髓损伤后的功能恢复?
核心机制
miR-124通过靶向p62,逆转其积累,稳定p62-Keap1-Nrf2正反馈环路,从而促进自噬并减轻氧化应激,发挥神经保护作用。
主要证据
体外研究显示miR-124可降低受损神经元中p62水平,增强Nrf2核转位并上调HO-1和NqO1表达,减少ROS和凋亡;体内实验显示过表达miR-124的MSC-EVs可提高BBB评分、增加LC3 II/I比值、抑制凋亡蛋白BAX并增强Bcl-2,改善组织形态和神经元存活。
研究意义
研究提出miR-124可能成为治疗脊髓损伤的潜在靶点,其机制可能对其他神经退行性疾病具有治疗潜力。

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

MSC提取与MSC-EVs分离鉴定

获取并验证用于递送miR-124的细胞外囊泡

从大鼠股骨骨髓提取MSCs,培养第三代后收集培养基,通过超速离心分离MSC-EVs,并使用透射电镜观察形态,使用CD63-mcherry慢病毒标记MSC-EVs以追踪其体内分布。

2

神经元培养与损伤模型建立

建立体外神经元损伤模型以研究miR-124的作用

分离胎鼠大脑皮层神经元,使用谷氨酸处理诱导损伤,并通过慢病毒转染miR-124-sponge阻断miR-124功能或转染对照慢病毒。

3

体外验证miR-124对p62-Keap1-Nrf2通路及氧化应激和凋亡的作用

评估miR-124对受损神经元中通路相关蛋白、氧化应激和凋亡的影响

使用Western blot检测p62、Keap1、Nrf2等蛋白水平,RT-qPCR检测HO-1和NqO1 mRNA水平,ROS测定和TUNEL染色分别评估氧化应激和凋亡。

4

体内验证MSC-EVs递送miR-124的神经保护作用

在动物模型中验证过表达miR-124的MSC-EVs对神经修复和功能恢复的影响

建立大鼠脊髓挫伤模型,尾静脉注射过表达miR-124的MSC-EVs或对照,通过BBB评分、H&E染色、Nissl染色及WB检测评估功能恢复、组织修复、神经元存活和自噬相关蛋白。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证机制链路
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
MSC完全培养基ProcellCM-R131
胰蛋白酶BeyotimeC0203
神经元培养基ProcellCM-R105
MAP2抗体Abcamab32454
CD63-mcherry慢病毒Hanbio--
miR-124慢病毒Hanbio--
miR-124-sponge慢病毒Hanbio--
RNAprep Pure微量提取试剂盒TianGenDP420
RT Plus试剂盒SparkJadeAG0304
qPCR MixSparkJadeAH0104
ABI QuantStudio 6 Flex实时荧光定量PCR仪Thermo Fisher--
RIPA裂解液SolarbioR0010
SDS上样缓冲液SolarbioP1015
PVDF膜Merck MilliporeIPVH00010
p62抗体ABclonalA7758
Keap1抗体ABclonalA1820
Nrf2抗体ABclonalA0674
LC3B抗体ABclonalA7198
Lamin B1抗体ABclonalA1910
BAX抗体Proteintech50599-2-Ig
Bcl-2抗体Proteintech26593-1-AP
Tuj1/β-Tubulin III抗体GeneTexGTX130245
GAPDH抗体GeneTexGTX100118
HRP标记二抗ElabscienceE-AB-1003
Amersham Imager 600RGB凝胶成像系统GE Healthcare--
活性氧检测试剂盒BeyotimeS0033S
荧光显微镜NikonEclipse
一步法TUNEL原位凋亡检测试剂盒ElabscienceE-CK-A320
切片机LeicaRM2255
显微镜NikonEclipse
Image Pro Plus 6.0图像分析软件Media Cybernetics--
SPSS 19.0统计软件IBM--

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
动物模型
大鼠品系、性别、周龄、体重;麻醉剂量;SCI造模参数(撞击器重量、高度、脊髓节段)
阅读提示:Materials and Methods: Animals, SCI Models
细胞培养与损伤
神经元来源(胎鼠皮层);培养条件(培养基、温度、CO2);谷氨酸损伤浓度和处理时间;神经元接种密度
阅读提示:Materials and Methods: Extraction, Culture, and Identification of Neurons; In Vitro Experimental Design
MSC-EVs分离
MSC代数;离心参数(转速、时间、温度);过滤孔径;最终重悬体积
阅读提示:Materials and Methods: Extraction, Culture, and Identification of MSCs; Isolation of MSC-EVs
体内递送
MSC-EVs注射剂量和途径;注射时间;慢病毒转染效率
阅读提示:Materials and Methods: In Vivo Experimental Design; Transfection of Lentivirus
检测指标
BBB评分时间点和评分者;组织学处理和染色方法;WB检测的蛋白及内参;ROS和TUNEL检测步骤
阅读提示:Materials and Methods: Behavioral Assessment; Tissue Processing; H&E Staining; Nissl Staining; Western Blotting; ROS Assay; TUNEL Staining