自噬调节脂肪干细胞外泌体在脂多糖诱发急性肺损伤中的作用及机制研究

Exosome is one of the vital carriers for the transmission of information between cells and the most effective component in stem cells paracrine, and it has been testified the potency in alleviating tissue injury. However, the role and related mechanism of exosome in participating in mediating acute lung injury remain little known. Our previous researches suggested adipose-derived stem cells (ADSCs) play a protective role in lipopolysaccharide-challenging pulmonary microvascular endothelial cells. In addition, we have testified autophagy is helpful in maintaining the ADSCs survival and adipogenesis under ischemia microenvironment. However, it will need be further explored that the role and the related mediating machanism of exosome from ADSCs in acute lng injury. In this light, we hypothesize that 1) exosome from ADSCs could prohibit PMVECs apoptosis and alleviate the pulmonary microvascular endothelial barrier injury through relieving lipopolysaccharide-triggered excessive inflammation；(2 autophagy may regulate the biogenesis and secretion of ADSCs exosomes. For testifying these hypothesis, we will draw support from many a molecular biology method to pursue the role of ADSCs exosomes in lipopolysaccharide-induced acute lung injury, and then further testify how autophagy mediate the biogenesis and secretion of ADSCs exosomes. Our research and findings are helpful of adding new ideas for prevention and treatment acute lung injury and the corresponding complications from the point of autophagy regulating ADSCs exosomes.

外泌体是细胞间传递信息的重要载体，具有减轻组织损伤的潜能，也是干细胞旁分泌中最为有效的活性成分之一。迄今对外泌体参与急性肺损伤的作用及其调节机制知之甚少。我们的预实验结果提示脂肪干细胞对脂多糖条件下肺微血管内皮细胞有保护作用。前期研究表明，自噬有助于缺血状态下脂肪干细胞存活及成脂。但脂肪干细胞外泌体在急性肺损伤中的作用及调节机制还有待进一步探讨。为此，我们提出假说：1. 脂肪干细胞外泌体能抑制脂多糖诱发的急性肺损伤炎症，从而减轻肺微血管内皮细胞损伤及凋亡；2.自噬通过调节外泌体合成及分泌参与脂肪干细胞调节急性肺损伤的过程。为了验证这一假说，我们将在细胞和动物水平上，借助多种分子生物学手段，探讨脂肪干细胞外泌体在参与调节急性肺损伤中的作用，明确自噬对外泌体合成及分泌过程的调控机制。本研究将从自噬调控脂肪干细胞外泌体这个新视点为急性肺损伤及其并发症的防治提供新的思路。

外泌体是细胞间传递信息的重要载体，具有减轻组织损伤的潜能，也是干细胞旁分泌中最为有效的活性成分之一。迄今对外泌体参与急性肺损伤的作用及其调节机制知之甚少。本项目主要进行了以下三个方面的工作。1. 自噬抑制脂肪干细胞凋亡改善脂多糖（LPS）诱导的肺微血管屏障损伤的研究。我们检测了脂肪干细胞是否以旁分泌的方式参与LPS诱导的肺微血管内皮细胞（PMVEC）屏障损伤，并阐明了自噬在调节脂肪干细胞旁分泌作用中的作用。在体内实验中，将具有或不具有自噬抑制作用的脂肪干细胞移植到LPS诱导的肺损伤小鼠体内，并对其肺损伤进行评估。脂肪干细胞显著减轻了LPS诱导的微血管屏障损伤。抑制自噬会削弱旁分泌功能，并削弱ADSC对微血管屏障损伤的保护作用。脂肪干细胞移植减轻了LPS诱导的肺损伤，抑制自噬作用明显削弱了脂肪干细胞在肺损伤中的治疗作用。2. 自噬调节脂肪干细胞胞外泌体对LPS诱导的肺微血管屏障损伤的影响。在使用来自脂肪干细胞的外泌体进行治疗后，无论是否存在自噬抑制，LPS诱导的人肺微血管内皮细胞（HPMVECs）屏障受到损坏。在抑制细胞自噬后，评估脂肪干细胞外泌体生物活性miRNA组分的变化。结果表明，脂肪干细胞外泌体能显著减少小鼠肺组织中TNF-α和IL-1β的释放，减轻LPS引起的肺损伤。此外，LPS诱导的炎性状态下，抑制自噬时，脂肪干细胞外泌体中五种特异性miRNA的表达也减少。3．PKCα抑制对肺损伤患者的潜在治疗，与NF-κB信号通路的下调有关。用PKCα抑制剂预处理后的C57BL/6J小鼠，检测LPS肺损伤后小鼠炎症、巨噬细胞和损伤指标。PKCα对LPS诱导的细胞增殖、细胞毒性、氧化损伤和炎症细胞因子释放的影响。结果显示LPS上调了PKCα磷酸化，诱导炎症反应，并造成肺损伤。然而，抑制PKCα后肺损伤被有效地减弱了。LPS诱导的ALI，抑制PKCα会削弱在应激状态下的NF-κB通路活性。 本项目从自噬调控脂肪干细胞外泌体成分，最终调控炎性转态这个新视点为急性肺损伤及其并发症的防治提供新的思路。