肝脏纤维化是病毒性肝炎、酒精性肝病及代谢相关脂肪性肝病等众多慢性肝病向肝硬化和肝衰竭发展的共有关键病理特征，在全球肝脏类疾病高发病率和高死亡率背景下，有效防控肝纤维化是防止终末期肝病发生的关键。近日，南开大学李宗金教授团队在Elsevier旗下新刊Extracellular Vesicle杂志上发表题为“Heparan Sulfate Proteoglycan Mediated Internalization of Extracellular Vesicle Ameliorates Liver Fibrosis by targeting Hepatic Stellate cells”的研究型论文，报道了人胎盘间充质干细胞来源的外泌体（MSC-EVs）治疗慢性肝损伤的新思路。该团队首次发现MSC-EVs 通过与肝星状细胞表面的硫酸乙酰肝素蛋白多糖（HSPGs）结合，将自身携带的治疗性功能分子靶向递送至活化的肝星状细胞（HSCs），促进肝损伤修复，为在MSC-EVs治疗中开发新的靶向分子和抗纤维化活性成分提供了一种实用的策略。
在该研究中，作者首先评价了MSC-EVs在CCl4 肝损伤模型中的治疗作用，并利用分子影像学探究了MSC-EVs对肝脏损伤治疗作用的靶细胞及介导MSC-EVs内化的功能分子。体内和体外实验结果均表明，MSC-EVs在受损的肝脏中靶向活化的HSCs，位于HSCs表面的HSPGs是介导其内化的关键分子 (图1)。
图1: HSCs表面的硫酸乙酰肝素糖胺聚糖(GAGs)介导MSC-EVs的内化。(A-C) Dil标记的MSC-EVs在损伤肝脏中分布的代表性免疫荧光图片及定量分析。 (D-E) 肝细胞(LO2)和HSCs (LX2) 对Dil标记MSC-EVs内化的代表性免疫荧光图片及定量分析。 (F-J) HSCs 对MSC-EVs的内化是通过细胞表面的HSPGs、而不是硫酸软骨素蛋白多糖(CSPGs)介导的。
随后，作者对MSC-EVs中发挥靶向TGF-β的生物活性分子进行深入探讨。结合miRNAs生物信息学发现，miR-744-5p高度保守的与TGF-β的3’UTR结合，且miR-744-5p在MSC-EVs中的高表达。MSC-EVs中敲低miR-744-5p逆转了MSC-EVs抑制活化HSCs分泌纤维化相关因子、下调TGF-β/p-Smad信号通路的作用。该数据表明，MSC-EVs是通过传递miR-744-5p至活化的HSCs，进而缓解肝纤维化 (图2)。
图2：MSC-EVs 通过miR-744-5p下调TGF-β/Smad信号通路。(A) RT-PCR检测MSC-EVs中 miR-744-5p的表达。(B-C) 使用miRNAs的生物信息学分析来预测miR-744-5p的潜在基因靶点。(D) miR-744-5p在MSC-EVs和含有抑制剂的MSC-EVs中的表达 。(E) 免疫印迹分析TGF-β, Smad2/3, p-Smad2/3, and GAPDH的表达。(F-I) 免疫荧光和RT-PCR分析纤维化相关因子(α-SMA, TGF-β1, α-SMA, Col3A1, and Col1A1)的表达。
同时，作者运用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS/MS-MRM)分析发现MSC-EVs中含有17种糖胺聚糖(GAGs)。MSC-EVs表面的糖胺聚糖(GAGs)不参与介导HSCs对MSC-EVs的内化。MSC-EVs携带的糖胺聚糖(GAGs)显著抑制了炎症反应。该数据表明，MSC-EVs是通过传递GAGs至活化的HSCs，发挥抑制炎症作用(图3)。
图3：MSC-EVs的GAGs抑制炎症反应。(A-B) MSC-EVs样品中GAGs的 LC-MS/MS-MRM色谱图及表达谱。(C-D) HSCs对不同处理的MSC-EVs内化代表性免疫荧光图片及定量分析。(E) RT-PCR检测炎症相关因子(TNF-α, IL-1β, IL-6, and IL-10)的表达
综上所述，该研究表明MSC-EVs通过与活化HSCs表面的HSPGs结合，靶向递送miR-744-5P和GAGs至活化的HSCs，改善肝损伤。MSC-EV携带的miR-744-5P通过下调TGF-β/Smad信号通路，抑制纤维化相关因子的表达，从而抑制HSCs的活化，减轻纤维化；MSC-EVs表面的GAGs发挥抑制炎症反应的重要作用。本研究强调了HSPGs在HSCs内化MSC-EVs，及MSC-EV携带的GAGs参与调节炎症反应的重要作用，为MSC-EVs开发为新一代抗纤维化药物提供了理论基础。
Extracellular Vesicle (Elsevier)是细胞外囊泡研究转化领域著名科学家Raghu Kalluri（Codiak BioSciences科学创始人）主创，由美国细胞外囊泡协会 （AAEV）和爱思唯尔出版公司共同创办的一本主打细胞外囊泡相关研究的英文新刊，同时也是美国细胞外囊泡协会的官方期刊。期刊以细胞外囊泡为中心，聚焦细胞外囊泡相关基础研究、产业转化及临床应用三大研究领域，旨在打造为细胞外囊泡领域综合性顶级期刊。
更多详细信息，请访问Extracellular Vesicle (Elsevier)杂志主页。
https://www.journals.elsevier.com/extracellular-vesicle
外泌体资讯网 【Extracellular Vesicle】南开大学李宗金教授团队： 硫酸乙酰肝素蛋白多糖介导肝星状细胞内化细胞外囊泡改善肝纤维化
