人脐带间充质干细胞微泡对胶原诱导关节炎大鼠的免疫调节和抑制骨破坏机制的研究

Immune disorders and bone destruction of Rheumatoid arthritis (RA) still meet challenge in clinical treatment. Mesenchymal stem cells (MSCs) are the stem cells with multilineage differentiation potential and immunomodulatory capacity. Previous studies have confirmed that MSCs transplantation is effective in the treatment of collagen induced arthritis (CIA) in rats, the underlying mechanism is immune regulation, inhibition of bone destruction, and then tissue repair. However, it is limited in clinical application own to its restrictions of origin, ethics and safety. It's worth noting that mesenchymal stem cells microvesicles (MSC-MVs), which are derived from MSCs, can simulate the maternal immune regulation and tissue repair, while avoiding the limitations of MSCs. Now, it becomes the emerging hot spots with important research value in the field of stem cells, and has been used in the preclinical study of multiple diseases, but little research in RA. In this study, we found that human umbilical cord MSC-MVs (UCMSC-MVs) can improve the joint symptoms and imaging features of CIA rats, which is at least comparable to that of MSCs and possess high safety. The project wil further explore the mechanism through in vivo and in vitro experiments by investigating T cells, B cells, cytokines, chemokines and bone destruction, etc, therefore providing theoretical basis for its clinical application in refractory RA.

类风湿关节炎(RA)免疫紊乱及骨破坏仍是目前治疗的难点。间充质干细胞（MSCs）具有多向分化潜能及免疫调节能力。前期研究证实，MSCs移植对胶原诱导关节炎（CIA）大鼠治疗有效，作用机制为免疫调节、抑制骨破坏。但MSCs来源、伦理学及安全因素限制了其临床应用。间充质干细胞微泡（MSC-MVs）可模拟母细胞进行免疫调节及组织修复，同时规避MSCs 的局限性，是干细胞领域的新兴研究热点，已用于多种疾病的临床前研究，但风湿病领域研究甚少。本课题组前期研究发现人脐带MSC-MVs（UCMSC-MVs）可改善CIA大鼠关节症状及影像学表现，其作用至少与母体MSCs相当，安全性好。本课题将通过体内外实验进一步研究其作用机制，从T、B细胞及其细胞因子、趋化因子、骨破坏机制方面，组织、细胞、分子层面，研究UCMSC-MVs可否模拟MSCs进行免疫调节、抑制骨破坏，为其治疗RA提供理论依据。

背景：类风湿关节炎(RA)免疫紊乱及骨破坏仍是目前治疗的难点。间充质干细胞微泡（MSC-MVs）可模拟母细胞进行免疫调节及组织修复，同时规避MSCs 的局限性。.研究内容：1.人脐带间充质干细胞的体外培养及鉴定；2.人脐带间充质干细胞来源的微泡的分离、提取及鉴定；3. 评估hUCMSC-MVs 移植对RA动物模型的干预效果；4.研究hUCMSC-MVs的免疫调节、抑制骨破坏机制。结果：1.本实验室分离所得人脐带间充质干细胞呈形态均一、成纤维样细胞，表达CD166、CD44、CD105、CD29、CD73、CD90，不表达CD34、CD45，且具有成骨、成脂等多项分化能力。2.本实验已经顺利分离、提取出hUCMSC-MVs，并成功对其进行鉴定，发现产物是一些囊状物质，其直径不全相同，多数介于40nm-300nm，重悬后蛋白质浓度约为2.05μg/μl。3.hUCMSC-MVs明显改善RA动物模型的关节炎指数，改善关节滑膜增生及炎症细胞浸润，抑制软骨及骨破坏。4.hUCMSC-MVs的免疫调节作用：（1）对T细胞及其相关细胞因子的影响：hUCMSC-MVs可调节Th17/Treg的失衡，下调Th17细胞及多种促炎因子的水平，上调Treg细胞及多种抗炎因子的水平，上调Foxp3/ROR-γt的表达；（2）对B细胞的影响：hMSCs-Exos 可以促进B 细胞的凋亡，下调浆细胞、上调Breg细胞的比例，调节B细胞的数量及功能。5.hUCMSC-MVs的抑制骨破坏机制：（1）滑膜成纤维细胞：hUCMSC-MVs可能通过抑制Shh信号通路的激活以及Ptch1基因甲基化影响RA-FLSs的功能。（2）趋化因子相关研究：hUCMSC-MVs可通过降低CIA大鼠血清、滑膜中MCP-1、SDF-1水平减轻滑膜炎症。（3）骨破坏相关研究：hUCMSC-MVs通过抑制RANKLmRNA转录、降低RANKL蛋白表达，同时促进OPGmRNA转录、上调OPG蛋白表达，进而纠正RANKL/OPG比例失衡，直接或间接的影响了下游胞内信号转接蛋白TRAF6的表达。科学意义：本研究表明hUMSC-MVs可模拟MSCs通过调节RA动物模型T、B细胞及其细胞因子的紊乱改善关节炎症，抑制滑膜成纤维细胞数量及功能，下调趋化因子的释放，调节RANKL/OPG的表达抑制骨破坏，为其治疗RA提供理论依据。