缺氧预处理ADSC外泌体通过激活Akt/HIF-1α轴加速阴道伤口愈合

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脂肪间充质干细胞 外泌体 阴道损伤 Akt HIF-1α

阴道伤口愈合是妇科手术中的重要问题，尤其是在阴道分娩或盆腔重建手术后。阴道伤口的感染和愈合不良可能导致严重的并发症，如慢性疼痛、感染和功能障碍。因此，如何加速阴道伤口愈合一直是临床研究的热点。近年来，间充质干细胞（MSCs）及其外泌体（exosomes）在伤口愈合中的作用引起了广泛关注。外泌体是细胞分泌的纳米级囊泡，能够传递生物信息分子，促进细胞增殖、迁移和血管生成。特别是缺氧预处理的外泌体，因其更强的生物活性，被认为在伤口愈合中具有潜在的治疗价值。

本研究旨在探讨缺氧预处理的脂肪干细胞（ADSCs）外泌体（Hypoxic ADSC Exosomes, Hexo）是否能够通过激活Akt/HIF-1α轴加速阴道伤口愈合，并揭示其分子机制。

论文来源

该研究由同济大学医学院附属同济医院的Xiaoyun Yang、Shasha Zhang等作者共同完成，研究结果于2024年9月4日在线发表在Cellular and Molecular Bioengineering期刊上。

研究流程

1. ADSCs的分离与鉴定

研究人员从健康受试者和大鼠的脂肪组织中分离出ADSCs，并通过免疫荧光染色检测其表面标志物（CD90、CD29、CD105、CD44）的表达，确认其干细胞特性。此外，通过油红O染色和碱性磷酸酶染色验证了ADSCs的多向分化潜能。

2. 外泌体的提取与分析

ADSCs在缺氧条件下（1% O2）培养24小时后，收集细胞上清液，通过超速离心法提取外泌体。使用纳米颗粒追踪系统（Nanosight LM10）和透射电子显微镜（TEM）对外泌体的粒径和形态进行分析，确认其为典型的杯状或球形结构。

3. HaCaT细胞的处理

研究人员将HaCaT细胞（人角质形成细胞）与不同浓度的外泌体（50 μg/mL）共培养，并使用Akt抑制剂（LY294002）和HIF-1α抑制剂（PX478）进行干预。通过Western blot和RT-PCR检测Akt、p-Akt和HIF-1α的表达水平。

4. 体外实验：细胞增殖与迁移

通过CCK-8实验和划痕实验评估外泌体对HaCaT细胞增殖和迁移的影响。结果显示，Hexo处理显著促进了HaCaT细胞的增殖和迁移，且这一效应被Akt和HIF-1α抑制剂逆转。

5. 体内实验：阴道伤口愈合模型

研究人员构建了大鼠阴道损伤模型，并在伤口部位注射Hexo或PBS。通过ELISA检测炎症因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）的表达，免疫荧光染色检测活性氧（ROS）水平和血管生成标志物（CD31）的表达。结果显示，Hexo处理显著降低了炎症因子和ROS水平，并促进了血管生成。

主要结果

  1. Hexo促进HaCaT细胞增殖和迁移：Hexo处理显著提高了HaCaT细胞的增殖率和迁移能力，且这一效应依赖于Akt/HIF-1α轴的激活。
  2. Hexo加速阴道伤口愈合：在阴道损伤模型中，Hexo处理显著降低了炎症因子和ROS水平，并促进了血管生成，从而加速了伤口愈合。
  3. Akt/HIF-1α轴的关键作用：Akt或HIF-1α的抑制逆转了Hexo对伤口愈合的促进作用，表明Akt/HIF-1α轴在Hexo介导的伤口愈合中起关键作用。

结论

本研究发现，缺氧预处理的ADSCs外泌体通过激活Akt/HIF-1α轴，显著加速了阴道伤口愈合。Hexo不仅能够抑制炎症反应和ROS积累，还能促进血管生成和角质形成细胞的增殖与迁移。这一研究为阴道伤口愈合提供了新的治疗策略，具有重要的临床应用价值。

研究亮点

  1. 缺氧预处理外泌体的独特优势：缺氧预处理增强了外泌体的生物活性，使其在伤口愈合中表现出更强的治疗效果。
  2. Akt/HIF-1α轴的关键作用：研究首次揭示了Akt/HIF-1α轴在Hexo介导的伤口愈合中的关键作用，为后续研究提供了新的分子靶点。
  3. 临床应用的潜力：Hexo作为一种新型治疗手段，有望在妇科手术和慢性伤口治疗中发挥重要作用。

其他有价值的信息

本研究的资金来源包括国家重点研发计划（2023YFC2411205）和国家自然科学基金（82071630、81771560、81702745）等。所有作者声明无利益冲突，研究数据可根据合理请求从通讯作者处获取。

通过这项研究，我们不仅深入理解了缺氧预处理外泌体的作用机制，还为阴道伤口愈合提供了新的治疗思路，具有重要的科学意义和临床应用前景。