骨髓间充质干细胞外泌体携带的lncRNA SNHG7通过靶向miR-485-5p/FSP1轴减轻软骨细胞铁死亡和炎症从而缓解骨关节炎

Exosomes-Shuttled lncRNA SNHG7 by Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Alleviates Osteoarthritis Through Targeting miR-485-5p/FSP1 Axis-Mediated Chondrocytes Ferroptosis and Inflammation.

作者信息Yue Wang, Kaili Hu, Changdi Liao, Ting Han, Fenglin Jiang, Zixin Gao, Jinhua Yan
PMID39363054
发布时间2024-12
DOI10.1007/s13770-024-00668-8

实验完整度

该研究包含临床软骨组织样本、细胞模型、外泌体功能验证及分子机制验证,但缺乏体内动物实验,证据层级为体外和临床样本,未达到高完整度。

主要模型

人原代软骨细胞IL-1β诱导OA模型 人骨关节炎软骨组织 人骨髓间充质干细胞外泌体

重点核对

临床样本来源:正常软骨12例,OA软骨29例,需核实样本纳入标准 细胞处理:IL-1β 10 ng/mL处理24 h诱导软骨细胞OA表型 外泌体共培养:BMSCs-Exos以50 μg/mL与软骨细胞共培养 基因敲低/过表达:shFSP1、oe-SNHG7、miR-485-5p mimics转染软骨细胞或BMSCs 关键检测指标:FSP1、GPX4、PTGS2、炎症因子、铁死亡相关指标

摘要

背景:骨关节炎(OA)是一种退行性关节疾病,是成年人残疾的主要原因。越来越多的证据表明,骨髓间充质干细胞(BMSCs)携带的外泌体对OA具有显著的治疗作用。然而,其精确的调控网络仍不清楚。方法:从患者获取OA和正常软骨样本,并用人IL-1β处理软骨细胞构建细胞OA模型。通过纳米颗粒跟踪分析(NTA)和透射电子显微镜(TEM)鉴定BMSCs制备的外泌体。用CCK-8法检测细胞活力。用相应的ELISA试剂盒分别检测LDH和炎症因子(TNF-α和IL-6)评估炎症损伤。用相应的试剂盒检测GSH、MDA和铁水平评估铁死亡,用DCFH-DA检测ROS水平。用RT-qPCR/western bolt检测基因/蛋白表达。进行RNA免疫沉淀和荧光素酶活性测定以检测小核仁RNA宿主基因7(SNHG7)/铁死亡抑制蛋白1(FSP1)和miR-485-5p的相互作用。结果:在IL-1β诱导的软骨细胞和OA软骨组织中SNHG7和FSP1表达均降低,且二者在临床水平上呈正相关。此外,SNHG7富集于BMSCs来源的外泌体(BMSCs-Exos)中,并能被软骨细胞内化。功能分析表明,给予BMSCs-Exos可抑制IL-1β诱导的软骨细胞的炎症损伤、氧化应激和铁死亡,而当SNHG7在BMSCs-Exos中过表达时,这些变化得到增强。值得注意的是,软骨细胞中FSP1沉默消除了外泌体SNHG7介导的有益作用。结论:BMSCs释放的外泌体SNHG7通过miR-485-5p/FSP1轴抑制IL-1β诱导的软骨细胞的炎症和铁死亡。这项工作表明BMSCs来源的外泌体SNHG7可能成为OA治疗的一个有前景的靶点。

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
骨髓间充质干细胞来源的外泌体SNHG7是否以及如何通过miR-485-5p/FSP1轴调控骨关节炎中软骨细胞的铁死亡和炎症?
核心机制
BMSCs外泌体递送SNHG7至软骨细胞,SNHG7通过海绵吸附miR-485-5p上调FSP1表达,进而抑制IL-1β诱导的软骨细胞铁死亡和炎症。
主要证据
临床软骨组织样本显示SNHG7和FSP1降低且正相关;BMSCs-Exos递送SNHG7上调FSP1,减轻IL-1β诱导的炎症和铁死亡,而沉默FSP1或过表达miR-485-5p可逆转这些效应;双荧光素酶和RIP实验验证了SNHG7/miR-485-5p/FSP1相互作用。
研究意义
该研究表明BMSCs来源的外泌体SNHG7可作为OA治疗的潜在新靶点。

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

临床样本和细胞模型中检测SNHG7和FSP1表达

验证骨关节炎中SNHG7和FSP1的表达变化及相关性

收集OA患者(n=29)和正常(n=12)软骨组织,检测SNHG7和FSP1表达;用IL-1β处理原代人软骨细胞构建OA细胞模型,检测SNHG7和FSP1表达。

2

分离鉴定BMSCs外泌体并验证SNHG7递送

确认BMSCs外泌体携带SNHG7并能被软骨细胞内化

用ExoQuick-TC试剂盒从BMSCs条件培养基中提取外泌体,通过TEM、NTA和Western blot鉴定外泌体特征;用RT-qPCR检测BMSCs和BMSCs-Exos中SNHG7表达;用PKH67标记外泌体与软骨细胞共培养,观察内化;用oe-SNHG7转染BMSCs,分析外泌体中SNHG7对软骨细胞SNHG7和FSP1表达的影响。

3

验证外泌体SNHG7对炎症损伤的作用及FSP1依赖性

检测外泌体SNHG7对软骨细胞炎症的影响,并验证是否依赖FSP1

在IL-1β诱导的软骨细胞中,分别给予BMSCs-Exos-vector或BMSCs-Exos-SNHG7,部分细胞转染shFSP1,检测细胞活力(CCK-8)、LDH释放、IL-6和TNF-α水平。

4

验证外泌体SNHG7对铁死亡的作用及FSP1依赖性

检测外泌体SNHG7对软骨细胞铁死亡的影响,并验证是否依赖FSP1

在IL-1β诱导的软骨细胞中,给予BMSCs-Exos-vector或BMSCs-Exos-SNHG7,部分细胞转染shFSP1,检测GSH、MDA、ROS、Fe2+水平及GPX4和PTGS2蛋白表达。

5

验证SNHG7通过海绵吸附miR-485-5p上调FSP1

阐明SNHG7调节FSP1的分子机制

通过Starbase预测与SNHG7和FSP1结合的miRNA;用SNHG7过表达检测候选miRNA表达;选择miR-485-5p进行双荧光素酶报告基因实验和RIP实验验证结合;检测SNHG7过表达对FSP1 mRNA的影响以及miR-485-5p过表达是否逆转。

6

验证miR-485-5p过表达逆转外泌体SNHG7的作用

确认miR-485-5p在介导外泌体SNHG7功能中的关键作用

在IL-1β诱导的软骨细胞中,给予BMSCs-Exos-vector或BMSCs-Exos-SNHG7,部分细胞转染miR-485-5p mimics,检测炎症指标(LDH、IL-6、TNF-α)和铁死亡指标(GSH、MDA、ROS、Fe2+、GPX4、PTGS2)。

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培养基Gibco--
DMEM/F12培养基----
胎牛血清Gibco--
青霉素----
链霉素----
抗坏血酸Sigma--
白细胞介素-1βPeprotech--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
ExoQuick-TC外泌体提取试剂盒北京博迈斯--
PKH67绿色荧光染料Sigma--
RIPA裂解液Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒Pierce--
PVDF膜----
ECL化学发光液Thermo--
抗FSP1抗体Santa Cruzsc-377120
抗PTGS2抗体Abcamab179800
抗GPX4抗体Abcamab125066
抗GAPDH抗体Abcamab181602
抗CD63抗体Abcamab134045
抗CD9抗体Abcamab236630
抗CD81抗体Abcamab79559
Bradford试剂Bio-Rad--
胰蛋白酶----
II型胶原酶----
Trizol试剂Invitrogen--
cDNA逆转录试剂盒Takara--
Mir-X™ miRNA第一链合成试剂盒Takara--
SYBR Green PCR预混液Invitrogen--
7500实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
CCK-8试剂盒Beyotime--
细胞毒性检测试剂盒Roche#11644793001
IL-6 ELISA试剂盒R&D Systems--
TNF-α ELISA试剂盒R&D Systems--
总谷胱甘肽检测试剂盒BeyotimeS0052
脂质过氧化MDA检测试剂盒BeyotimeS0131S
亚铁离子比色检测试剂盒ElabscienceK773-M
活性氧检测试剂盒BeyotimeS0033S
DCFH-DA荧光探针----
DAPI染色液----
pmirGLO载体Promega--
荧光素酶报告基因检测系统Promega--
Magna RIP™ RNA结合蛋白免疫沉淀试剂盒Millipore#17-701
Ago2抗体Abcamab186733
IgG抗体Abcamab172730
透射电子显微镜Philips--
NanoSight NS300纳米颗粒跟踪分析仪Malvern--
激光共聚焦显微镜Olympus--
荧光显微镜Olympus--
酶标仪Bio-Rad--
细胞过滤器BD--

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
临床样本
正常软骨样本纳入标准:创伤患者无OA或RA病史;OA软骨样本纳入标准:符合中华医学会骨科学分会OA诊断标准
阅读提示:详见Methods 'Clinical samples of cartilage tissues'
细胞培养与OA模型
原代人软骨细胞分离方法、IL-1β处理浓度和时间
阅读提示:详见Methods 'Isolation of human primary chondrocytes'
外泌体提取与鉴定
外泌体提取方法、鉴定标志物、粒径范围
阅读提示:详见Methods 'Isolation and identification of BMSCs derived exosomes'
外泌体共培养
外泌体浓度和共培养时间
阅读提示:详见Methods 'Exosome uptake by chondrocytes'及图注
基因操作
转染试剂、质粒/病毒载体、转染时间
阅读提示:详见Methods 'Cell transfection'
铁死亡检测
各检测试剂盒具体步骤和样本处理
阅读提示:详见Methods 'GSH, MDA and Fe2+ assays'
机制验证
双荧光素酶报告基因和RIP实验的具体条件
阅读提示:详见Methods 'Dual-luciferase reporter assay'和'RNA immunoprecipitation'