hMSC-exo 中 lncRNA KLF3-AS1 通过抑制软骨细胞自噬和凋亡修复大鼠骨关节炎软骨损伤的机制研究

It was well documented that mesenchymal stem cells (MSCs) played an important role in the repair of the injured cartilage for treatment of osteoarthritis (OA). Our preliminary research showed that exosomal lncRNA KLF3-AS1 from hMSCs could promote proliferation and inhibit apoptosis of chondrocytes, which in turn relieve the occurrence and development of OA. Further experiments revealed that lncRNA KLF3-AS1 interacted with Y-box binding protein-1 (YBX1). Additionally, miR-135b expression levels were significantly increased in rat MSC-exosome stimulated by TGF-β1. Furthermore, lncRNA KLF3-AS1 knockdown downregulated PI3K/Akt/mTOR signaling pathway, leading to increased chondrocyte autophagy and apoptosis. As a result, we speculated that exosomal lncRNA KLF3-AS1 from hMSCs inhibited chondrocyte autophagy and apoptosis through PI3K/Akt/mTOR activation by interacting with YBX1, thereby alleviating OA-induced cartilage injury. In this study, we aimed to reveal the molecular mechanisms of exosomal lncRNA KLF3-AS1 from hMSCs on the repair of cartilage defects, providing a new method for cartilage injury treatment.

利用间充质干细胞（mesenchymal stem cells, MSCs）修复组织损伤对提高骨关节炎（osteoarthritis, OA）疾病治疗水平意义重大。本文前期研究发现，人MSC来源的外泌体中lncRNA KLF3-AS1能促进软骨细胞增殖、抑制软骨细胞凋亡，缓解OA的发生、发展。进一步预实验显示，lncRNA KLF3-AS1和YBX1之间确实存在结合关系；此外，干扰lncRNA KLF3-AS1下调PI3K/Akt/mTOR信号通路，促进软骨细胞自噬和凋亡。因此，我们提出：人MSC来源的外泌体中lncRNA KLF3-AS1通过结合转录因子YBX1，激活PI3K/Akt/mTOR信号通路，抑制软骨细胞自噬，减少细胞凋亡，最终修复OA导致的软骨组织损伤。该研究可能阐明了外泌体中lncRNA KLF3-AS1对软骨组织修复的分子机制，为软骨组织损伤治疗提供新的方法。

骨关节炎（OA）是以关节软骨变性、软骨组织破坏以及关节周围骨质增生为特征的慢性致残性疾病。关节软骨具有无直接的血液供应、无神经支配及淋巴组织的解剖结构特征，关节腔又处于一个缺血缺氧的内环境中，所以软骨组织一旦发生损伤，将很难自我修复。间充质干细胞具有自我复制、多向分化的潜能，可分化成多种细胞，是组织工程软骨构建中研究最多、应用最广的种子细胞。研究发现间充质干细胞来源的外泌体（MSC-exo）具有改善软骨和骨再生的作用，在骨组织损伤修复方面疗效显著，但其具体机制尚不明确。本课题从以下几个方面进行深入研究：（1）MSC-exo对损伤软骨的影响；（2）MSC-exo中lncRNA KLF3-AS1对软骨细胞的影响；（3）MSC-exo中lncRNA KLF3-AS1通过结合YBX1激活PI3K/Akt/mTOR信号通路修复损伤软骨的潜在机制；（4）hMSC-exo中lncRNA KLF3-AS1对OA软骨损伤修复的体内验证。经过研究，我们的结果是：1、MSC-exo-KLF3- AS1抑制IL-1β诱导的软骨细胞损伤；2、MSC-exo-KLF3-AS1通过抑制自噬抑制IL-1β诱导的软骨细胞损伤；3、msc-exo-KLF3-AS1通过靶向软骨细胞中的YBX1，激活PI3K/ Akt/mTOR信号通；4、KLF3-AS1/YBX1通过激活PI3K/Akt/mTOR信号通路抑制软骨细胞自噬和凋亡。总之，本研究通过动物实验和体外细胞实验考察MSC-exo中lncRNA KLF3-AS1通过结合YBX1调控PI3K/Akt/mTOR信号通路参与软骨细胞自噬及凋亡的分子机制，旨在为MSC-exo修复软骨组织损伤增添新内容，提供新思想。