徐州医科大学：GDNF修饰的间充质干细胞衍生的外泌体改善了肾小管周围毛细血管丢失现象
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。
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