eLife:董志强/魏君/熊南翔团队揭示神经干细胞联合外泌体治疗脑卒中的关键机制
脑卒中是全球死亡率位列第二位的重大疾病,分为缺血性脑卒中及出血性脑卒中两种类型,其中缺血性脑卒中占约80%,具有高发病、高致残和高复发等特点。患者通常存在运动、感觉、言语等功能障碍,生活质量受到严重影响。
神经干细胞(Neural stem cell,NSC)具有丰富的再生和分化能力,近年来成为治疗缺血性脑卒中的研究热点。但移植到宿主中的NSC存活和分化率低,因此通过使用佐剂等手段,辅助NSC治疗脑卒中,提高治疗效果,是本领域的迫切需求。
2023年4月27日,华中农业大学董志强课题组,睿健医药科技有限公司魏君团队,与武汉大学中南医院熊南翔团队合作,在国际著名学术期刊 eLife 上发表了题为:NSC-derived exosomes enhance therapeutic effects of NSC transplantation on cerebral ischemia in mice 的研究论文。
该研究应用大脑中动脉栓塞/再灌注(Middle cerebral artery occlusion/reperfusion,MCAO/R)小鼠模型,揭示了神经干细胞(NSC)联合NSC来源的外泌体对缺血性脑卒中具有显著的治疗效果,并阐明了外泌体通过所携带的miRNA调控下游靶基因,从而减轻脑组织氧化应激和炎症、抑制细胞凋亡,进而促进移植NSC的存活和分化,为缺血性脑卒中的治疗提供了新的思路。
该研究通过多种检测手段,发现NSC与NSC分泌的外泌体联合治疗可显著改善MCAO/R小鼠脑梗死情况,增加小鼠脑重,并且相比于NSC单独治疗组和外泌体单独治疗组,NSC与外泌体联合治疗可明显促进MCAO/R小鼠运动功能的恢复。同时,联合治疗可显著减轻MCAO/R小鼠脑中神经元的凋亡,与NSC单独治疗组以及外泌体单独治疗组相比,联合治疗能够显著抑制星形胶质细胞过度增生,从而减少胶质瘢痕的形成,更有效地促进神经重塑。
该研究进一步解析了外泌体的作用机制,结果表明,外泌体能够抑制神经元的凋亡,减轻A1型反应性星胶增殖,联合治疗组小鼠脑内MDA水平及Tnfa、Il1b等炎性细胞因子的表达水平显著降低,抗炎细胞因子Il10表达升高,表明外泌体减轻MCAO/R小鼠脑内炎性微环境,为NSC的定植和分化创造有利的微环境。另外,外泌体可以促进NSC在体内的分化和迁移。进一步的分子机制研究表明,外泌体携带的 miRNA在其中发挥重要作用,miRNA可能通过调控靶基因,促进NSC存活和分化。上述机制研究为外泌体在NSC治疗缺血性脑卒中的临床联合应用新思路提供了重要的理论基础。
图1:NSC联合外泌体对MCAO/R小鼠治疗的机制模式图
总的来说,该研究表明NSC与外泌体联合治疗可以减少 MCAO/R小鼠脑梗死面积和炎症反应,减轻缺血性脑卒中造成的神经损伤,从而促进神经保护和功能恢复,外泌体携带的miRNA可能在其中发挥了重要作用。该研究结果对未来临床使用NSC治疗缺血性脑卒中具有重要的指导意义。
华中农业大学董志强教授、睿健医药科技有限公司魏君教授、武汉大学中南医院熊南翔教授为本文通讯作者,华中农业大学张若琳博士为第一作者。
(来源:生物世界)
原文出处:Zhang R, Mao W, Niu L, Bao W, Wang Y, Wang Y, Zhu Y, Yang Z, Chen J, Dong J, Cai M, Yuan Z, Song H, Li G, Zhang M, Xiong N, Wei J, Dong Z. NSC-derived exosomes enhance therapeutic effects of NSC transplantation on cerebral ischemia in mice. Elife. 2023 Apr 27;12:e84493. doi: 10.7554/eLife.84493. PMID: 37104115; PMCID: PMC10139690.