骨髓间充质干细胞外泌体FOXL1激活METTL3/ATXN2L通路改善高糖诱导的人视网膜微血管内皮细胞损伤

Exosomal FOXL1 from bone marrow mesenchymal stem cells activates the METTL3/ATXN2L pathway to ameliorate high glucose-induced human retinal microvascular endothelial cell injury.

作者信息Chao Niu, Daoquan Dong, Longjiang Cui, Yingli Dong, Wei Wang
PMID40533826
发布时间2025-06-18
DOI10.1186/s13098-025-01804-7

实验完整度

研究包含临床样本(DR患者血清)、体外细胞模型、外泌体分离鉴定及多种功能与机制实验,但缺乏动物模型等体内验证。

主要模型

人视网膜微血管内皮细胞(HRMECs) 骨髓间充质干细胞(BMSCs) DR患者血清样本

重点核对

高糖浓度30 mM处理HRMECs 24小时建立DR模型 临床样本:17名DR患者和17名健康对照血清 外泌体分离通过超速离心(100,000g) 关键基因过表达和敲低:ATXN2L、METTL3、FOXL1 统计方法:t检验或单因素方差分析,P<0.05

摘要

背景:骨髓间充质干细胞(BMSCs)及其分泌的外泌体已被证明在包括糖尿病视网膜病变(DR)在内的多种疾病中具有治疗潜力。视网膜微血管内皮细胞(RMEC)损伤是DR的关键因素,了解其潜在分子机制对DR的治疗至关重要。本研究探讨了MSC来源外泌体在RMEC损伤中的作用及其潜在机制。方法:将人视网膜微血管内皮细胞(HRMECs)暴露于高糖(HG)以建立体外DR模型。使用差速离心法从BMSCs中分离外泌体,并与HRMECs共孵育进行功能研究。通过实时荧光定量聚合酶链反应评估ataxin 2 like(ATXN2L)、甲基转移酶样3(METTL3)和叉头框蛋白L1(FOXL1)的mRNA表达。通过蛋白质印迹法评估蛋白表达。使用细胞计数试剂盒-8测定细胞活力,并通过酶联免疫吸附测定分析促炎细胞因子(TNF-α、IL-1β和IL-6)。通过流式细胞术分析细胞凋亡。分别通过比色法和荧光显微镜测定MDA水平、GSH-Px活性和ROS水平。使用双荧光素酶报告基因实验和RNA免疫沉淀实验研究METTL3与ATXN2L和FOXL1的关联。结果:高糖处理增加了HRMECs中促炎因子的分泌、凋亡率和氧化应激。BMSC来源的外泌体通过将FOXL1转移到HRMECs中抑制了炎症、凋亡和氧化应激。FOXL1作为METTL3的RNA结合蛋白,通过m6A甲基化稳定了HRMECs中ATXN2L mRNA的表达。ATXN2L在DR患者血清和高糖处理的HRMECs中表达降低。ATXN2L的过表达减轻了高糖诱导的HRMECs炎症、凋亡和氧化应激。结论:BMSC来源的外泌体FOXL1稳定了METTL3以增加ATXN2L的表达,从而对高糖诱导的HRMECs损伤提供保护作用。这一发现对DR靶向治疗的发展具有临床意义。

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
探讨骨髓间充质干细胞来源的外泌体在高糖诱导的人视网膜微血管内皮细胞损伤中的作用及其分子机制。
核心机制
外泌体FOXL1通过结合METTL3,稳定METTL3蛋白,进而通过m6A甲基化修饰稳定ATXN2L mRNA,上调ATXN2L表达,从而抑制炎症、凋亡和氧化应激。
主要证据
在HRMECs中,FOXL1过表达上调METTL3和ATXN2L,敲低METTL3逆转此效应;METTL3通过m6A甲基化稳定ATXN2L mRNA(双荧光素酶、MeRIP、放线菌素D实验);FOXL1敲低的外泌体缓解高糖损伤效果减弱。
研究意义
揭示了BMSC外泌体通过FOXL1/METTL3/ATXN2L通路保护视网膜微血管内皮细胞的机制,为DR靶向治疗提供新策略。

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

临床样本和体外模型验证ATXN2L表达

确认DR中ATXN2L的表达水平及其与疾病的相关性

使用qRT-PCR检测DR患者血清和HG诱导的HRMECs中ATXN2L的mRNA和蛋白表达。

2

ATXN2L过表达的功能效应

验证ATXN2L对高糖诱导的HRMECs炎症、凋亡和氧化应激的影响

将ATXN2L过表达质粒转染HRMECs,用CCK-8、ELISA、流式、比色法和荧光显微镜检测细胞活力、炎症因子、凋亡和氧化指标。

3

METTL3对ATXN2L的调控机制

验证METTL3通过m6A甲基化调控ATXN2L表达

用双荧光素酶报告基因、MeRIP、放线菌素D实验验证METTL3与ATXN2L的结合及对mRNA稳定性的影响,并检测METTL3在DR中的表达。

4

ATXN2L敲低对METTL3过表达效应的逆转

确认METTL3的保护作用依赖于ATXN2L

在METTL3过表达的基础上敲低ATXN2L,检测细胞活力、炎症、凋亡和氧化应激指标。

5

FOXL1对METTL3的调控机制

验证FOXL1作为转录因子结合METTL3启动子并调控其表达

用JASPAR预测结合位点,RIP和双荧光素酶报告基因验证FOXL1与METTL3的结合,检测FOXL1表达,并在FOXL1过表达的基础上敲低METTL3观察功能变化。

6

BMSC外泌体的分离鉴定及功能验证

验证BMSC外泌体通过转移FOXL1改善高糖诱导的HRMEC损伤

分离BMSC外泌体并鉴定(TEM、NTA、标志物),用PKH67标记观察摄取,将外泌体与HRMECs共孵育,检测FOXL1、METTL3、ATXN2L表达及细胞功能。

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GENIA Bioscience--
胎牛血清Yuanye Bio-Technology--
青霉素/链霉素Solarbio--
葡萄糖ybiotech--
甘露醇Yuanye Bio-Technology--
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher--
Opti-MEM培养基Solarbio--
Attune NxT流式细胞仪Thermo Fisher--
Annexin V-FITCSolarbio--
碘化丙啶Solarbio--
抗CD45抗体ElabscienceE-AB-F1137D
抗CD73抗体ElabscienceE-AB-F1242D
抗CD105抗体ElabscienceE-AB-F1310D
Tecnai T20透射电子显微镜FEI--
磷钨酸ybiotech--
NTA 3.2软件NanoSight--
RIPA裂解液Beyotime--
PVDF膜Millipore--
抗ATXN2L抗体Abcamab184834
抗METTL3抗体Abcamab195352
抗FOXL1抗体Thermo Fisher2299-MSM2-P0
抗TSG101抗体Thermo FisherMA1-23296
抗CD63抗体Thermo FisherPA5-92370
抗CD81抗体Thermo FisherMA5-32333
抗β-actin抗体Thermo FisherMA1-140
山羊抗小鼠IgGThermo Fisher31430
山羊抗兔IgGThermo Fisher31460
Tris缓冲盐溶液含Tween-20Bei Jing Think-Far Technology Co.,Ltd--
Trizol试剂Khayal Bio-Technology--
RNAsimple试剂盒Tiangen--
FastKing逆转录试剂盒Tiangen--
SuperReal PreMix ColorTiangen--
IQ5热循环仪Bio-Rad--
CCK-8试剂盒Beyotime--
RNE90002酶标仪REAGEN--
人TNF-α ELISA试剂盒BeyotimePT518
人IL-1β ELISA试剂盒BeyotimePI305
人IL-6 ELISA试剂盒BeyotimePI325
MDA含量检测试剂盒SolarbioBC0020
GSH-PX检测试剂Qiyi BiotechQYS-23071
细胞ROS检测试剂盒Abcamab113851
IX71荧光显微镜Olympus--
GloMax Explorer多功能检测仪YPH biotech--
被动裂解缓冲液Solarbio--
PGM磁珠CLOUNSEQ--
抗m6A抗体CLOUNSEQ--
IgG抗体CLOUNSEQ--
RIP裂解缓冲液Millipore--
磁珠Millipore--

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
血清样本来自17名DR患者和17名健康对照,DR诊断由专业医师确认
阅读提示:Methods: Clinical samples
细胞模型
高糖浓度30 mM处理HRMECs 24小时,甘露醇30 mM作为渗透压对照
阅读提示:Methods: Cell culture and treatment
细胞转染
转染使用Lipofectamine 2000,shRNA或质粒浓度未明确,转染时间4-6小时
阅读提示:Methods: Cell transfection
外泌体分离与鉴定
差速离心步骤:1500g 20min, 10000g 40min, 100000g 1.5h两次
阅读提示:Methods: Isolation of exosomes from BMSCs
功能实验
CCK-8检测在48小时,ELISA检测TNF-α, IL-1β, IL-6,流式检测凋亡,MDA, GSH-Px, ROS检测
阅读提示:Methods: CCK-8 assay, ELISA, Flow cytometry, Oxidative stress analysis
机制实验
双荧光素酶报告基因和RIP实验验证METTL3与ATXN2L、FOXL1与METTL3的结合
阅读提示:Methods: Dual-luciferase reporter assay, RIP assay, MeRIP assay