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骨髓间充质干细胞条件培养基通过miR-214激活上皮钠通道改善急性肺损伤|MedComm

SCIMEA WileyOALandscape医学 2022-05-24

间充质干细胞(MSCs)属于多能干细胞,具有免疫调节和组织修复功能,在急性肺损伤(ALI)中显示出潜在的治疗作用,尤其是以MSC条件培养基(MSC-CM)为载体。而MSC-CM修复肺损伤的机制,特别是MSC-CM如何调节肺泡上皮钠通道(ENaC)相关的液体转运,却鲜有报道。中国医科大学聂宏光教授在Wiley 发行的MedComm上发表研究论文,以miR-214和MSC-CM为主要研究对象,探讨其在脂多糖(LPS)诱导的ALI中的作用机制,为ALI的治疗策略提供新的方向[1]。本文通讯作者为中国医科大学聂宏光教授,第一作者为中国医科大学的丁炎和中国医科大学附属第一医院崔湧。



ALI是临床上常见的危重病症,由于肺泡液的循环和清除失衡,表现为严重的肺水肿,具有极高的病死率[2]。目前,ALI治疗方法仍然是支持性的,因此迫切需要探索新的更有效的干预措施。MSC-CM在体内可改善肺泡液清除率(AFC),显示出潜在的治疗作用,但其作用机制仍不清楚。有研究证实miRNAs在肺的稳态和发育中尤为重要,并证明了miRNAs参与了诸多肺疾如肺癌、慢性阻塞性肺疾病、急性肺损伤等的发生[3]。因此根据既往文献结果,作者推测miR-214可能参与MSC-CM改善AFC。

作者首先在小鼠体内检测了MSC-CM对小鼠AFC的影响,结果显示气管内注射MSC-CM能显著增加LPS诱导的ALI小鼠AFC。应用尤斯灌流实验装置(using chamber setup)测定了H441单层细胞的短路电流,发现MSC-CM能明显增强与上皮钠通道功能相关的阿米洛利(amiloride)敏感性电流,同时增加了H441细胞和小鼠肺泡2型上皮细胞中上皮钠通道α亚基(α-ENaC)的蛋白表达水平(图1)。

图1 MSC-CM increases α-ENaC protein level in H441 and alveolar AT2 cells

作者还发现MSC-CM增加了miR-214的表达,推测miR-214对α-ENaC的表达和活性有积极的影响,而α-ENaC是MSC-CM在ENaC相关肺水肿中的关键介质。作者进一步验证这个假设,首先利用miR-214模拟物转染H441和AT2细胞,并检测转染后α-ENaC的表达和活性。结果显示,转染miR-214模拟物不仅使H441和AT2细胞中α-ENaC的表达显著上调,也显著增强与上皮钠通道功能相关的阿米洛利敏感性电流(图2)。

图2 Activation of ENaC by MSC-CM through regulating miR-214 levels

这些结果表明,MSC-CM可能将含有miR-214的微泡(MVs)转移到受体细胞,提高α-ENaC的蛋白表达水平,进而恢复LPS诱导小鼠急性肺损伤中被抑制的ENaC功能,从而增强AFC,起到保护作用(图3)。此外本实验选择了MSC-CM气管内给药,发现气管内给药能使药物直接有效地作用于受伤的肺,从而产生更好的治疗效果,且比其他给药途径需要更少的剂量。

图3 Potential mechanisms for MSC-CM to rescue LPS induced lung epithelial injury

综上所述,MSC-CM通过miR-214调节ENaC来增强ALI小鼠的AFC,而MSC-CM上调miR-214表达水平的机制仍有待进一步研究。此研究成果将为MSC-CM治疗ALI提供新的理论基础,上皮钠通道的开放剂或作用于miR-214的药物可能成为临床上减轻肺水肿的新治疗策略。同时该成果将有利于气管内给药的疫苗和其他药品试剂的设计,以及开发新型预防和临床干预手段用于呼吸道感染性疾病、过敏等疾病的治疗。

参考文献

[1] Ding Y, Cui Y, Hou Y, Nie H. Bone marrow mesenchymal stem cell-conditioned medium facilitates fluid resolution via miR-214-activating epithelial sodium channels. MedComm. 2020;1-10. https://doi.org/10.1002/mco2.40
[2] Matthay MA, Ware LB, Zimmerman GA. The acute respiratory distress syndrome. J Clin Invest. 2012;122(8):2731-2740.
[3] Ding Y, Cui Y, Zhou Z, Hou Y, Pang X. Lipopolysaccharide inhibits alpha epithelial sodium channel expression via miR-124-5p in alveolar type 2epithelial cells. Biomed Res Int. 2020; 2020:8150780.

引用论文

Ding Y, Cui Y, Hou Y, Nie H. Bone marrow mesenchymal stem cell-conditioned medium facilitates fluid resolution via miR-214-activating epithelial sodium channels. MedComm. 2020;1-10. https://doi.org/10.1002/mco2.40


*中文翻译仅供参考,所有内容以英文原文为准。


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通讯作者简介


聂宏光,中国医科大学干细胞与再生医学研究室教授,博士生导师。辽宁省细胞生物学学会组织工程与再生医学专业委员会副主任委员;辽宁省免疫学会干细胞与免疫专业委员会常务委员;沈阳市高层次拔尖人才。美国德州大学健康科学中心博士后,日本鹿儿岛大学及美国俄克拉荷马大学访问学者。国家自然科学基金面上项目函审专家,承担国家自然科学基金面上项目三项,辽宁省重点研发计划指导计划项目课题一项,辽宁省自然科学基金一项,发表科研论文60余篇,Sci收录30余篇,作为申报人获辽宁省科学技术进步二等奖一项,实用新型专利1项。目前主要科研方向是有关间充质干细胞条件培养基通过微小RNA促进肺损伤修复的机制研究。


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