外泌体携手神秘“队友”超燃出击！7分+研究揭秘：hucMSC-Ex如何凭借FXR乙酰化“拿捏”IBD？

炎症性肠病（IBD）是一种全球发病率不断上升的慢性免疫疾病，包括克罗恩病和溃疡性结肠炎，其发病与遗传、免疫、肠道微生物群改变有关，目前治疗效果不佳。

 

间充质干细胞来源的外泌体（hucMSC-Ex）在多种疾病治疗中展现潜力，法尼醇X受体（FXR）在肠道健康和免疫调节中起重要作用，其乙酰化水平与疾病的关系备受关注。

今天分享的是发表在【Stem Cell Res Ther】（IF：7.1）上题为“Human umbilical cord mesenchymal stem cell-derived exosomes repair IBD by activating the SIRT1-FXR pathway in macrophages”的研究。该研究旨在探究hucMSC-Ex修复IBD的机制，明确其是否通过调节巨噬细胞中FXR乙酰化水平负向调控NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）炎性小体的激活。

 

研究结果

1、hucMSC-Ex的鉴定

图1A：透射电镜显示，提取物呈杯状，具有完整的囊泡结构，符合hucMSC-Ex的形态特征。

图1B：纳米颗粒跟踪分析（NTA）显示，提取的颗粒数量为3.2×10¹¹，外泌体大小为189.2nm。

图1C：Westernblot结果表明，标志物CD9、CD81和HSP70有表达，标志物Calnexin不表达。

这些结果表明，所提取的物质为hucMSC-Ex。

 

2、hucMSC-Ex修复DSS诱导的小鼠IBD模型

图2A：NC组小鼠体重稳步增加，DSS组从第6天开始体重急剧下降，hucMSC-Ex组体重下降幅度较DSS组缓和。

图2B：DSS组和hucMSC-Ex组从第3天出现血便和稀便，DSS组病情持续加重，hucMSC-Ex组从第6天开始DAI评分逐渐下降。

图2C：DSS组小鼠结肠缩短，hucMSC-Ex组结肠长度显著恢复。

图2D：DSS组脾脏肿大，hucMSC-Ex组脾肿大减轻。

图2E：HE染色显示，DSS组结肠组织结构紊乱，腺体结构破坏，上皮细胞受损，隐窝结构消失，炎症细胞浸润增加；hucMSC-Ex组组织结构更完整清晰。

图2F：DSS组小鼠脾结节受损，hucMSC-Ex组脾结节明显恢复。

图2G：qRT-PCR分析显示，DSS组结肠组织中促炎因子TNF-α和IL-6的mRNA表达水平高于hucMSC-Ex组，抗炎因子IL-10的表达水平低于hucMSC-Ex组。

这些结果表明，hucMSC-Ex通过改善症状和修复组织损伤，缓解了DSS诱导的小鼠IBD。

 

3、健康人和IBD患者结肠中FXR和Ac-Lys表达差异

图3A：免疫荧光（IF）检测发现，健康人结肠组织中Ac-Lys的表达低于IBD患者，FXR的表达高于IBD患者。

图3B：免疫组化（IHC）实验得出了相同的结论，并通过平均光密度分析进一步验证。

这些结果表明，IBD患者结肠组织中FXR表达降低，Ac-Lys表达升高，提示IBD发病可能与FXR乙酰化水平有关。

 

4、hucMSC-Ex激活小鼠结肠中的SIRT1和FXR，抑制FXR乙酰化和NLRP3炎性小体

图4A：Western blot分析显示，DSS组小鼠结肠组织中SIRT1和FXR的蛋白表达水平降低，hucMSC-Ex处理后升高；NLRP3炎性小体相关分子（NLRP3、Caspase1、Caspase1p20和IL-1β）的表达在DSS组增加，hucMSC-Ex组降低。

图4B：qRT-PCR结果表明，DSS组小鼠结肠组织中SIRT1和FXR的mRNA表达水平下降，NLRP3炎性小体相关分子的mRNA表达水平上升，hucMSC-Ex处理后趋势逆转。

图4C：IP检测显示，DSS组小鼠结肠组织中FXR的乙酰化水平高于hucMSC-Ex组。

图4D：IHC结果进一步证实，DSS组SIRT1和FXR表达降低，NLRP3表达增加；hucMSC-Ex组则相反。

这些结果表明，hucMSC-Ex可激活小鼠结肠中的SIRT1和FXR，抑制FXR乙酰化和NLRP3炎性小体的激活。

 

5、hucMSC-Ex激活巨噬细胞中的SIRT1和FXR，抑制FXR乙酰化和NLRP3炎性小体

图5A：qRT-PCR分析RAW264.7和THP-1细胞中炎性因子的mRNA表达水平，发现LPS+Nig组促炎因子TNF-α和IL-6的表达高于hucMSC-Ex+Nig组，抗炎因子IL-10的表达低于hucMSC-Ex+Nig组。

图5B：Western blot分析显示，LPS+Nig组RAW264.7和THP-1细胞中SIRT1和FXR的表达降低，hucMSC-Ex+Nig组升高；NLRP3炎性小体相关分子的表达在LPS+Nig组增加，hucMSC-Ex+Nig组降低。

图5C：qRT-PCR结果显示，LPS+Nig组SIRT1和FXR的mRNA表达水平下降，hucMSC-Ex+Nig组上升；NLRP3炎性小体相关分子的mRNA表达在LPS+Nig组升高。

图5D：IP检测结果表明，RAW264.7细胞中LPS+Nig组FXR的乙酰化水平高于hucMSC-Ex+Nig组。

图5E：IF显示，LPS+Nig组RAW264.7细胞中Caspase1的表达高于hucMSC-Ex+Nig组。

这些结果表明，hucMSC-Ex可激活巨噬细胞中的SIRT1和FXR，抑制FXR乙酰化和NLRP3炎性小体的激活。

 

6、hucMSC-Ex减轻SIRT1抑制剂EX527对IBD小鼠模型的影响

图6A：DSS+EX527组小鼠体重下降比DSS组更明显，hucMSC-Ex+EX527组体重下降幅度小于DSS+EX527组。

图6B：DSS+EX527组DAI评分高于其他组，hucMSC-Ex治疗减轻了EX527和DSS联合诱导的小鼠症状。

图6C-D：hucMSC-Ex治疗缓解了DSS+EX527组小鼠结肠缩短和脾肿大的情况。

图6E：HE染色显示，DSS+EX527组小鼠结肠腺体结构模糊，上皮细胞受损严重，隐窝结构难以区分，炎症细胞浸润加剧；hucMSC-Ex+EX527组结肠结构相对清晰。

图6F：DSS+EX527组小鼠脾结节结构受损严重，hucMSC-Ex+EX527组脾结节结构较完整。

图6G：qRT-PCR分析显示，DSS+EX527组结肠组织中促炎因子TNF-α和IL-6的mRNA表达水平高于hucMSC-Ex+EX527组，抗炎因子IL-10的表达水平低于hucMSC-Ex+EX527组。

这些结果表明，hucMSC-Ex显著减轻了EX527对IBD小鼠的炎症影响。

 

7、hucMSC-Ex通过激活小鼠结肠中的SIRT1-FXR途径抑制FXR乙酰化和NLRP3炎性小体

图7A：Western blot分析显示，DSS+EX527组小鼠结肠组织中SIRT1和FXR的蛋白表达水平低于DSS组，NLRP3炎性小体相关分子的表达高于DSS组；hucMSC-Ex处理后，hucMSC-Ex+EX527组SIRT1和FXR表达增加，NLRP3炎性小体相关分子表达降低。

图7B：IP分析表明，DSS+EX527组小鼠结肠组织中FXR的乙酰化水平高于hucMSC-Ex+EX527组。

图7C：qRT-PCR结果显示，DSS+EX527组小鼠结肠组织中SIRT1和FXR的mRNA表达水平低于hucMSC-Ex+EX527组，NLRP3炎性小体相关分子的mRNA表达水平高于hucMSC-Ex+EX527组。

图7D：IHC检测结果证实，DSS+EX527组SIRT1和FXR表达降低，NLRP3表达升高；hucMSC-Ex处理后趋势相反。

这些结果表明，hucMSC-Ex可通过激活小鼠结肠中的SIRT1-FXR途径，抑制FXR乙酰化和NLRP3炎性小体的激活。

 

8、hucMSC-Ex通过激活巨噬细胞中的SIRT1-FXR途径抑制FXR乙酰化和NLRP3炎性小体

图8A：qRT-PCR分析RAW264.7和THP-1细胞中炎性因子的mRNA表达水平，发现LPS+EX527+Nig组促炎因子TNF-α和IL-6的表达高于hucMSC-Ex+EX527+Nig组，抗炎因子IL-10的表达低于hucMSC-Ex+EX527+Nig组。

图8B：Western blot分析显示，LPS+EX527+Nig组RAW264.7和THP-1细胞中SIRT1和FXR的蛋白表达水平降低，NLRP3炎性小体相关分子的表达增加；hucMSC-Ex+EX527+Nig组则相反。

图8C：IP检测结果表明，RAW264.7细胞中LPS+EX527+Nig组FXR的乙酰化水平高于hucMSC-Ex+EX527+Nig组。

图8D：qRT-PCR结果显示，LPS+EX527+Nig组SIRT1和FXR的mRNA表达水平下降，hucMSC-Ex+EX527+Nig组上升；NLRP3炎性小体相关分子的mRNA表达在LPS+EX527+Nig组升高。

图8E：IF分析显示，hucMSC-Ex+EX527+Nig组RAW264.7细胞中Caspase1的表达低于LPS+EX527+Nig组。

这些结果表明，hucMSC-Ex可通过激活巨噬细胞中的SIRT1-FXR途径，抑制FXR乙酰化和NLRP3炎性小体的激活。

 

结论

hucMSC-Ex通过激活巨噬细胞中的SIRT1-FXR途径，降低FXR的乙酰化水平，负向调控NLRP3炎性小体的激活，抑制炎症反应，从而缓解IBD。hucMSC-Ex作为FXR的“新型激活剂”，可能减少现有激活剂的副作用，在IBD治疗中具有潜在的临床应用价值和前景。