学术研究报告：间充质干细胞来源的小细胞外囊泡通过miR-143-GSK3β通路修复过敏性鼻炎中的鼻屏障功能

一、研究作者及发表信息

本研究由广州医科大学附属第一医院耳鼻咽喉头颈外科、广州呼吸健康研究院的Meiqian Xu（徐美倩，PhD）、Mei Ren（任梅，MD）等团队完成，通讯作者为Xiaowen Zhang（张小文，PhD/MD）、Wenjing Liao（廖文静，PhD）和Jianlei Xie（谢建磊，PhD）。研究成果于2025年4月发表在Journal of Allergy and Clinical Immunology (JACI)（2025;155:1236-49），DOI: 10.1016/j.jaci.2024.10.034。

二、学术背景与研究目标

科学领域：本研究属于免疫学与呼吸病学交叉领域，聚焦于过敏性鼻炎（Allergic Rhinitis, AR）的病理机制及新型治疗策略。
研究背景：
1. AR的全球负担：AR患病率在欧美达19%-32%，中国成人中为17.6%，儿童为9.8%，但现有疗法（如糖皮质激素）无法修复鼻上皮屏障损伤。
2. 鼻屏障功能的核心性：鼻上皮屏障是抵御病原体和过敏原的第一道防线，其破坏会加剧AR慢性炎症。既往研究发现，AR患者鼻上皮紧密连接蛋白（如Claudin-1）表达降低，且细胞骨架蛋白F-actin重组异常。
3. 间充质干细胞小细胞外囊泡（MSC-sEV）的潜力：MSC-sEV具有低免疫原性、高生物安全性，且能通过递送miRNA调控靶细胞功能，但其在AR鼻屏障修复中的作用尚未明确。
研究目标：
- 验证MSC-sEV能否修复OVA（卵清蛋白）诱导的AR小鼠模型及IL-4（白细胞介素-4）损伤的人鼻上皮细胞（HNEPC）屏障功能；
- 揭示MSC-sEV作用的核心分子机制（如miRNA-143-GSK3β通路）。

三、研究流程与方法

1. MSC-sEV的制备与表征
- 来源：人脂肪来源MSC（培养至第3代）；
- 分离：超速离心法（110,000g，2小时）提取sEV，纳米颗粒追踪分析（NTA）显示粒径峰值125 nm，透射电镜（TEM）确认形态；
- 标志物检测：Western blot验证CD63、CD9阳性，Calnexin阴性（排除细胞碎片污染）。

2. AR小鼠模型构建与治疗
- 模型构建：C57BL/6J小鼠通过OVA腹腔注射致敏（第0、7、14天）及鼻内激发（第14-21天）；
- 治疗组：从第14天起鼻内给予MSC-sEV（100 μg/只）；
- 评估指标：
- 炎症反应：血清IgE、IL-4/IL-5水平；鼻灌洗液炎症细胞计数；
- 屏障功能：透射电镜观察紧密连接形态；荧光素异硫氰酸酯（FITC）渗透实验量化屏障通透性；
- 组织病理：HE染色、PAS染色（杯状细胞增生）、甲苯胺蓝染色（肥大细胞浸润）。

3. 体外HNEPC功能验证
- 炎症模型：IL-4（20 ng/mL，24小时）诱导HNEPC屏障损伤；
- 干预：MSC-sEV共培养后检测：
- 线粒体功能：Seahorse XF24分析仪测氧消耗率（OCR）；
- 氧化应激：MitoROS荧光检测；
- 屏障蛋白：免疫荧光/Western blot检测Claudin-1、F-actin；
- 迁移能力：划痕实验。

4. 机制探究：miR-143-GSK3β轴
- miRNA测序：筛选MSC-sEV中高表达miRNA（miR-143排名前30）；
- 功能验证：
- miR-143过表达/敲低：转染mimic-143或inhibitor-143至HNEPC，检测屏障蛋白及MitoROS；
- 下游通路：转录组测序+磷酸化抗体芯片筛选GSK3β（糖原合成酶激酶-3β）为关键靶点；Western blot验证p-GSK3β（Ser9）水平。

5. 数据统计
- 单因素ANOVA比较组间差异，Student t检验分析两组数据，显著性阈值p<0.05。

四、主要研究结果

1. MSC-sEV修复AR小鼠鼻屏障
- 炎症抑制：MSC-sEV显著降低血清OVA特异性IgE（p<0.01）、IL-4/IL-5水平，减少鼻黏膜肥大细胞浸润（甲苯胺蓝染色）及杯状细胞增生（PAS染色）；
- 屏障恢复：透射电镜显示紧密连接结构修复，FITC渗透率下降50%（p<0.05）。

2. HNEPC功能改善
- 线粒体功能：MSC-sEV逆转IL-4诱导的线粒体呼吸链异常（基础呼吸、质子漏、ATP生成均下调）；
- 紧密连接：Claudin-1表达恢复至对照组80%，F-actin重组减少；
- 迁移能力：划痕愈合率提高2倍（p<0.01）。

3. miR-143-GSK3β机制
- miR-143作用：过表达miR-143的MSC-sEV（143-sEV）比天然sEV更显著提升Claudin-1表达（p<0.001）；
- GSK3β调控：IL-4抑制GSK3β Ser9磷酸化（失活），而MSC-sEV通过miR-143恢复其磷酸化，激活下游屏障修复信号。

五、结论与价值

科学意义：
1. 首次阐明MSC-sEV通过miR-143-GSK3β轴修复AR鼻上皮屏障，为AR治疗提供新靶点；
2. 创新性发现：miR-143通过间接调控GSK3β磷酸化（非直接靶向），影响紧密连接蛋白表达。

应用价值：
- MSC-sEV的鼻内递送策略具有临床转化潜力，优于传统干细胞疗法（无需活细胞移植）；
- 为其他屏障功能障碍疾病（如哮喘、炎症性肠病）提供借鉴。

六、研究亮点

1. 多模型验证：结合AR小鼠模型、原代及永生化HNEPC，全面评估屏障功能；
   
2. 机制深度：从sEV miRNA筛选到GSK3β磷酸化验证，形成完整证据链；
   
3. 转化意义：MSC-sEV的标准化生产（如超速离心法）已接近临床级要求。
   

七、其他有价值内容

• 局限性：GSK3β调控的具体中间分子尚未明确，需进一步研究；
  
• 拓展方向：探索sEV其他活性成分（如miR-146a）对AR免疫调节的作用。
  

（注：全文术语首次出现均标注英文，如Claudin-1（克劳丁-1）、GSK3β（糖原合成酶激酶-3β）等。）