间充质干细胞（MSCs）已成为肾脏疾病的潜在治疗物，胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）已被证明可促进MSCs改善肾损伤的治疗作用。近日，来自徐州医科大学附属医院肾内科孙东课题组的研究人员在Theranostics杂志上发表文章，揭示了GDNF修饰的人脂肪间充质干细胞衍生的外泌体通过激活SIRT1 / eNOS信号通路，改善了肾小管间质纤维化的肾小管周围的毛细血管丢失。该研究展示了外泌体途径促进肾脏微血管损伤中血管生成的新理论。
该研究示意图
慢性进行性肾纤维化导致许多慢性肾病患者的终末期肾功能衰竭，影响着全球数十亿人。进行性肾小管间质纤维化是导致慢性肾功能衰竭的最终常见途径。在动物模型和患者中，所有的肾脏疾病均与肾小管周围毛细血管（PTC）丢失有关。因此，PTC减少并导致慢性肾组织缺氧的肾微血管损伤是肾纤维化的典型特征。在此背景下，确定延缓肾纤维化的新靶点、帮助稳定PTCs、清除凋亡细胞和促进毛细血管再生非常重要。
从包括肾、脂肪组织和脐带在内的各种来源的间充质干细胞（MSC）是具有强大自我更新功能、再生功能、促血管生成功能和免疫调节特性，这些多分化潜能的多能细胞可以作为肾脏再生治疗的理想候选细胞。研究团队此前发现，人羊水来源的干细胞能够在单侧输尿管梗阻（UUO）后归巢于PTCs，并通过增加肾脏微血管密度来减轻肾间质纤维化。胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）是一种保护黑质多巴胺能神经元的有效神经营养因子。GDNF预处理后，能够增强人羊水来源的干细胞再生潜力。此外，GDNF工程化的人羊水衍生干细胞在肾脏损伤中起保护作用。但是，对该过程的详细机制目前了解甚少。
对MSC促进新血管生成的分子机制的分析表明，分泌的因子（如外泌体）是与局部和远处组织通信的关键参与者。MSC是外泌体的生产者，外泌体是内体来源的30-100 nm大小的小膜状颗粒，其携带mRNA、microRNA和蛋白质，并通过转移内源性分子并调节受损细胞的凋亡、炎症、纤维化和血管生成而发挥保护作用。实际上，在急性肾衰竭的实验啮齿动物模型中，已经证明了源自MSC的外泌体的递送通过mRNA依赖性机制恢复了肾脏的结构和功能。MSC来源的外泌体可通过改善UUO肾脏中的PTC密度来防止肾脏损伤。然而， GDNF是否介导MSC来源的外泌体的旁分泌作用来保护肾脏免受UUO损伤，此前还不清楚。
Sirtuin 1（SIRT1）是NAD +依赖性去乙酰化酶，通过抑制细胞凋亡、炎症和纤维化发挥细胞保护作用。在肾脏中，SIRT1可能抑制肾细胞凋亡、炎症和纤维化，有助于维持肾脏的稳态。血管生成是SIRT1和内皮型一氧化氮合酶（eNOS）之间相互作用调节的功能之一。但是，尚不清楚血管生成调节因子SIRT1是否在CKD的发生中起作用。同样，与源自GDNF修饰的人脂肪间充质干细胞的外泌体（GDNF-AMSC-exo）相关的肾脏保护作用的潜在机制仍有待确定。
在本研究中，研究人员从表达GFP的脂肪间充质干细胞（GFP-AMSCs）和GDNF修饰的人脂肪间充质干细胞（GDNF-AMSCs）中分离出外泌体（分别为GFP-AMSC-exos和GDNF-AMSC-exos）。结果显示，PKH67绿色荧光标记的外泌体在UUO肾脏中可见，并与CD81共定位。GDNF-AMSC-exos显著降低了UUO小鼠的PTC稀疏性和肾纤维化评分。体外研究表明，GDNF-AMSC-exos通过刺激迁移和血管生成并赋予细胞凋亡抗性，发挥细胞保护作用。机制上，GDNF-AMSC-exos增强了SIRT1信号传导，并伴随着p-eNOS水平的提高。研究人员还通过免疫沉淀证实了HUVEC中SIRT1-eNOS的相互作用。此外，体内PTC数与SIRT1表达水平呈现相关性。这项研究揭示了外泌体改善肾纤维化的机制，即GDNF-AMSC-exos可能通过激活SIRT1 / eNOS信号通路来激活存活的PTC中的血管生成程序。
