邢逸,窦一鸣,王敏,徐海楠,杨强,孙逊,赵艳红△
颞下颌关节骨关节炎(temporomandibular joint osteoarthritis,TMJ-OA)是临床中常见的颌面部关节疾病,发病率高。颞下颌关节软骨无血管,无神经,骨关节炎所致软骨缺损难以自我修复[1],亟需更有效的治疗手段来解决这一临床难题。骨软骨组织工程技术的发展为TMJ-OA提供了新的治疗策略。骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)已广泛应用于骨软骨组织工程领域[2]。已有研究证明间充质干细胞(MSCs)的治疗作用主要通过旁分泌外泌体(exosomes,Exo)实现[3]。Exo是细胞分泌到胞外的直径为40~160 nm的双层脂质囊泡,可将蛋白质、微小RNA(miRNA)等运输到靶细胞,实现细胞间通讯[4]。由于Exo较细胞疗法具有更低的免疫原性,已作为细胞治疗的替代疗法应用在多种疾病的研究中。巨噬细胞(Mφ)是滑膜组织中参与骨关节炎(OA)炎症和组织损伤修复过程的主要免疫细胞[5],可分为经典激活M1 巨噬细胞(M1Mφ)和交替激活M2 巨噬细胞(M2Mφ)。M1Mφ释放炎性因子促进炎症微环境发展,M2Mφ 则产生抗炎因子抑制炎症发展[6]。M1Mφ/M2Mφ 比例的不同导致了炎症微环境中促炎/抗炎的平衡改变[7]。因而,M1Mφ和M2Mφ在TMJ-OA的发展过程中起到了关键作用,为TMJ-OA的防治提供了新的研究方向。转化生长因子(TGF)-β1是一种软骨形成诱导因子,可调控软骨细胞增殖及软骨细胞外基质的合成代谢,在OA的发病机制中起重要作用。相关研究已证实,抑制软骨中的TGF-β1 信号传导可导致关节软骨退化[8]。因此,TGF-β1是维持软骨完整性的重要靶点。本研究收集BMSCs 来源的Exo(BMSCs-Exo),旨在探讨BMSCs-Exo 在炎症微环境中对Mφ极化及促骨修复的调控作用,为治疗TMJ-OA 提供具有潜在临床应用价值的方向与方法。
1.1 主要材料 BMSCs、小鼠单核巨噬细胞白血病细胞RAW264.7细胞系、原代软骨细胞购自武汉普诺赛生物公司;DMEM 培养基、青霉素-链霉素双抗、胎牛血清(FBS)、0.25%胰蛋白酶购自Gibco公司;ALG2相互作用蛋白X(Alix)抗体、肿瘤易感基因101蛋白(TSG101)抗体、一氧化氮合酶(iNOS)抗体、精氨酸酶-1(Arg-1)抗体、基质金属蛋白酶(MMP)-13抗体购自Abcam公司;β-actin抗体、Ⅱ型胶原(COLⅡ)抗体、TGF-β1 抗体购自 Bioss 公司;白细胞介素(IL)-1β 购自Preprotech公司,干扰素(IFN)-γ购自R&D公司;RNA提取试剂盒购自福际生物公司;反转录试剂盒购自Takara 公司;qPCR SYBR®Green Master 试剂盒购自 Yeasen 公司;CCK-8试剂盒购自Biosharp 公司;GAPDH、iNOS、Arg-1、IL-1β、IL-6、COL2a1、TGF-β1 引物购自北京擎科生物科技有限公司;IL-1β、IL-6 酶联免疫吸附试验(ELISA)试剂盒购自索莱宝公司。
1.2 研究方法
1.2.1 BMSCs、RAW264.7、原代软骨细胞培养 将BMSCs、RAW264.7、原代软骨细胞以4.0×104个/mL 的密度接种于培养瓶中,加入适量含有10%FBS和1%青霉素-链霉素双抗的DMEM 完全培养基,置于5%CO2,饱和湿度的37 ℃培养箱中常规培养。细胞融合度为80%~90%时,0.25%胰蛋白酶消化2~3 min,使用完全培养基终止消化,1 000 r/min 离心5 min,以 1∶3 的比例传代。取 P2-P9 的 BMSCs、P2-P5 的原代软骨细胞及对数生长期的RAW264.7用于后续实验。
1.2.2 BMSCs-Exo 的提取及观察 BMSCs 传代后细胞培养过夜,更换为不含外泌体血清的培养基培养48 h,收集细胞培养上清液,置于-80 ℃保存。将收集的上清液通过以下差速离心步骤收集BMSCs-Exo:300 ×g,10 min;2 000 ×g,10 min;10 000 ×g,30 min;120 000 ×g,90 min。超速离心后,弃去上清液,沉淀即主要为BMSCs-Exo,用1 mL PBS 重悬,0.22µm滤膜过滤,-80 ℃保存。将20µL BMSCs-Exo 悬液滴加在铜网上,室温1 min后滴加20µL磷钨酸溶液,1 min后吸去磷钨酸溶液,红外灯下烘烤10 min,吸去多余液体,透射电镜(TEM)下观察Exo结构。
1.2.3 BMSCs-Exo促巨噬细胞、软骨细胞增殖能力检测 将RAW264.7 以 2×103个/孔的密度接种于 96 孔板中,实验分为对照组(0 mg/L Exo)、10 mg/L Exo组、50 mg/L Exo组。将软骨细胞以2×103个/孔的密度接种于96 孔板中,实验分为对照组、模型组(10 mg/L IL-1β 组)、治疗组(IL-1β+10 mg/L Exo组、IL-1β+50 mg/L Exo 组)。细胞培养24 h 后分别在各组孔中加入100µL 含不同剂量BMSCs-Exo 的完全培养基,继续培养24、48 h。在相应的时间点,每孔加入10µL CCK-8 反应液,置于37 ℃培养箱中反应2 h后,酶标仪检测各孔450 nm处的光密度(OD)值,每组均重复4次。
1.2.4 BMSCs-Exo 对巨噬细胞极化表型的影响及对炎症的调控 实验分组同1.2.3。将RAW264.7 以1×104个/孔的密度接种于6 孔板中,细胞贴壁后,使用20 µg/L 的IFN-γ 刺激RAW264.7 细胞24 h,使其极化为M1Mφ 后,弃去培养基,分别更换为含0、10、50 mg/L BMSCs-Exo 的完全培养基,继续培养24 h 后收集蛋白样本及总RNA 样本,以用于后续实验。
1.2.5 BMSCs-Exo 对炎症软骨细胞的调控作用 实验分组同1.2.3。将原代软骨细胞以1×104个/孔的密度接种于6孔板中,细胞贴壁后,使用10µg/L 的IL-1β刺激模型组和治疗组24 h;弃去培养基,在对照组和模型组中加入不含BMSCs-Exo的完全培养基,在治疗组中分别加入含10 mg/L 和50 mg/L BMSCs-Exo的完全培养基,继续培养24 h后收集蛋白样本及总RNA样本,以用于后续实验。
1.2.6 实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)检测巨噬细胞极化表型、炎性因子表达及软骨细胞表型 使用RNA提取试剂盒提取总RNA,Nanodrop 检测所提RNA 浓度及纯度。按照试剂盒说明加入反转录酶反转录及合成cDNA,-20 ℃保存。按照2×qPCR SYBR®Green Master的试剂盒说明配制反应体系,并上机检测。反应体系为:qPCR SYBR Green Master Mix 10µL,上、下游引物(10µmol/L)各0.4µL,cDNA 2µL,ddH2O 7.2 µL。反应条件为:95 ℃预变性5 min;95 ℃变性10 s,56 ℃退火20 s,72 ℃延伸20 s,共50 个循环;熔解曲线 95 ℃ 15 s,60 ℃ 1 min,95 ℃ 1 s。每组均重复 3 次。以GAPDH为内参基因,使用2-ΔΔCt法测定mRNA相对表达水平。相关基因引物序列见表1。
Tab.1 qRT-PCR primer sequence information表1 qRT-PCR引物序列信息
1.2.7 Western blot 检测巨噬细胞极化表型及软骨细胞表型 在蛋白样本中加入含有PMSF 和磷酸酶抑制剂的RIPA裂解液,置于冰上裂解 1 h,4 ℃ 12 000 r/min 离心20 min,取上清液,并用BCA试剂盒进行蛋白定量。在上清液中加入适量5×SDS 蛋白上样缓冲液,95 ℃金属浴煮沸蛋白10 min。配制PAGE 凝胶,在浓缩胶中上样蛋白30 µg,80 V 电压30 min,120 V电压60 min进行蛋白电泳,待溴酚蓝跑出分离胶底部即可停止电泳。将PAGE 凝胶转移到PVDF 膜中,转膜220 mA 90 min。5%脱脂奶粉室温封闭1 h 后,按蛋白marker 裁剪 PVDF 膜条带,在 Alix、TSG101、iNOS、Arg-1、MMP-13、β-actin、COLⅡ、TGF-β1 一抗中 4 ℃孵育过夜。TBST洗膜10 min 3次,辣根过氧化物酶标记的二抗室温孵育1 h,TBST再次洗膜10 min 3次。加入ECL发光液,于化学发光显影系统中观察。
1.2.8 ELISA 检测巨噬细胞炎性因子蛋白表达水平 实验分组同1.2.3。将RAW264.7以1×104个/孔的密度接种于6孔板中,细胞贴壁后,使用20 µg/L 的IFN-γ 刺激RAW264.7 细胞24 h,使其极化为M1Mφ后,弃去培养基,分别更换为含0、10、50 mg/L BMSCs-Exo的完全培养基,继续培养24 h后收集细胞培养上清液,1 000 r/min 离心 10 min,取上清液,-80 ℃保存。配制蛋白标准品,将样本和标准品分别加入IL-1β及IL-6 抗体预包被酶标板反应孔中,37 ℃培养箱中孵育90 min,洗板4 次;加入生物素化抗体工作液至反应孔中,孵育60 min后洗板4次;加入酶结合物工作液至反应孔中,孵育30 min后洗板4次;加入显色液至反应孔中,避光孵育30 min后加入终止液,酶标仪检测各孔450 nm 处的OD 值,计算出细胞上清中的IL-1β 及IL-6 蛋白表达水平。每组均重复3次。
1.3 统计学方法 采用SPSS 22.0 软件对实验数据进行分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差()表示,2组间均数比较采用独立样本t检验,多组间比较采用单因素方差分析(ANOVA),组间多重比较时方差齐行LSD-t法,方差不齐行Dunnett’s T3检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2.1 BMSCs-Exo 的提取与表征 透射电镜观察到BMSCs-Exo 为圆形囊泡,呈杯状,为双层膜结构,粒径大小约为100 nm,与外泌体结构一致(图1A)。Western blot 结果示,该囊泡表达外泌体特征蛋白Alix、TSG101,进一步证明收集到的囊泡为BMSCs-Exo(图1B)。
Fig.1 Identification of BMSCs-Exo图1 BMSCs-Exo的鉴定
2.2 BMSCs-Exo 对巨噬细胞及软骨细胞增殖的影响 与24 h 相比,巨噬细胞培养48 h 后细胞数目增加,且50 mg/L Exo 组细胞数目最多,见表2。模型组中的IL-1β 明显抑制了软骨细胞的增殖,而加入50 mg/L Exo处理后,IL-1β的抑制作用减轻,细胞增殖较模型组明显,见表3。以上结果证明BMSCs-Exo具有良好的生物相容性,能促进细胞增殖。
Tab.2 Comparison of the proliferation promoting effects of BMSC-Exos on macrophages for 24 h and 48 h表2 BMSC-Exos对巨噬细胞作用24 h和48 h的促增殖效果比较 (n=4,OD值,)
Tab.2 Comparison of the proliferation promoting effects of BMSC-Exos on macrophages for 24 h and 48 h表2 BMSC-Exos对巨噬细胞作用24 h和48 h的促增殖效果比较 (n=4,OD值,)
*P<0.05,**P<0.01;a 与对照组比较,b 与 10 mg/L Exo 组比较,P<0.05。
组别对照组10 mg/L Exo组50 mg/L Exo组F 24 h 1.15±0.13 1.21±0.09 1.58±0.07ab 21.660**1.40±0.06 1.42±0.08 2.77±0.10ab 385.945**48 h t 3.528*3.684*19.358**
Tab.3 Comparison of the proliferation promoting effects of BMSC-Exos on chondrocytes for 24 h and 48 h表3 BMSC-Exos对软骨细胞作用24 h和48 h的促增殖效果比较 (n=4,OD值,)
Tab.3 Comparison of the proliferation promoting effects of BMSC-Exos on chondrocytes for 24 h and 48 h表3 BMSC-Exos对软骨细胞作用24 h和48 h的促增殖效果比较 (n=4,OD值,)
*P<0.05,**P<0.01;a与对照组比较,b与模型组比较,c与IL-1β+10 mg/L Exo组比较,P<0.05。
组别对照组模型组IL-1β+10 mg/L Exo组IL-1β+50 mg/L Exo组F 24 h 1.63±0.07 0.30±0.04a 0.49±0.07ab 1.42±0.06abc 504.518**48 h 3.01±0.12 0.40±0.15a 0.52±0.11a 1.77±0.16abc 324.883**t 20.173**1.306 0.494 3.958**
2.3 BMSCs-Exo 对巨噬细胞形态的影响 未对巨噬细胞进行干预时,细胞形态较圆,生长状态良好,呈团状聚集(图2A)。使用20µg/L IFN-γ 刺激24 h后,iNOS 表达水平升高,Arg-1 表达水平降低,证明巨噬细胞细胞极化为M1Mφ,见表4,且细胞呈不规则形态,可见伪足(图2B)。Mφ在极化为M1Mφ后,使用不同剂量的BMSCs-Exo 对M1型巨噬细胞进行干预。BMSCs-Exo 为10 mg/L 时,细胞形态发生改变,细胞变圆,但仍可见部分有伪足细胞(图2C);50 mg/L时,基本无分化细胞,细胞形态较圆,细胞密集(图2D)。
Fig.2 Macrophage cell morphology of different treatment groups(Scale bar represents 100µm)图2 不同处理组巨噬细胞形态(标尺=100µm)
Tab.4 Comparison of mRNA levels of M1/M2 macrophage-related markers after IFN-γ stimulation表4 IFN-γ刺激后M1/M2巨噬细胞相关标志物的mRNA水平比较 (n=3,)
Tab.4 Comparison of mRNA levels of M1/M2 macrophage-related markers after IFN-γ stimulation表4 IFN-γ刺激后M1/M2巨噬细胞相关标志物的mRNA水平比较 (n=3,)
*P<0.05,**P<0.01。
组别对照组20µg/L IFN-γ组t mRNA水平iNOS 1.02±0.09 2.48±0.74 3.368*Arg-1 1.00±0.09 0.27±0.05 11.778**
2.4 BMSCs-Exo 对巨噬细胞表型极化的调控作用 与对照组相比,10 mg/L 和50 mg/L BMSCs-Exo处理组的M1表型相关蛋白iNOS的表达降低;而M2表型相关蛋白Arg-1 表达增多,50 mg/L Exo 组的Arg-1表达量显著增多,见图3、表5。mRNA 检测结果显示,与对照组相比,BMSCs-Exo 的处理可降低M1表型相关基因iNOS的表达,升高M2表型相关基因Arg-1 的表达水平,与Western blot 的结果趋势一致,见表5。BMSCs-Exo 具有调控巨噬细胞表型极化的作用,可促M1向M2表型极化。
Fig.3 Macrophage phenotypic polarization图3 巨噬细胞表型极化
Tab.5 Comparison of the regulatory effects of different doses of BMSCs-Exo on expression levels of phenotypeassociated markers in M1/M2 macrophages表5 不同剂量BMSCs-Exo对M1/M2巨噬细胞表型相关标志物表达水平的调控作用比较(n=3,)
Tab.5 Comparison of the regulatory effects of different doses of BMSCs-Exo on expression levels of phenotypeassociated markers in M1/M2 macrophages表5 不同剂量BMSCs-Exo对M1/M2巨噬细胞表型相关标志物表达水平的调控作用比较(n=3,)
**P<0.01;a与对照组比较,b与10 mg/L Exo组比较,P<0.05。
组别对照组10 mg/L Exo组50 mg/L Exo组F mRNA水平Arg-1 1.03±0.29 1.24±0.28 3.24±0.35ab 46.755**iNOS 1.00±0.12 0.46±0.02a 0.26±0.03ab 87.323**蛋白水平Arg-1 0.18±0.02 0.30±0.04a 0.88±0.04ab 382.243**iNOS 1.05±0.08 0.54±0.03a 0.47±0.07a 75.789**
2.5 BMSCs-Exo 对炎性因子表达的调控 与对照组相比,BMSCs-Exo 处理组的炎性因子IL-1β、IL-6的 mRNA 表达水平显著降低(P<0.05),见表 6。ELISA检测结果显示,对照组细胞培养上清液中IL-1β 及 IL-6 的蛋白表达水平较高,50 mg/L BMSCs-Exo 处理可降低IL-1β及IL-6的蛋白表达水平(P<0.05),见表7。
Tab.6 Comparison of the regulatory effects of different doses of BMSCs-Exo on the mRNA expression levels of inflammatory factors in macrophages表6 不同剂量BMSCs-Exo对巨噬细胞炎性因子mRNA水平的调控作用比较 (n=3,)
Tab.6 Comparison of the regulatory effects of different doses of BMSCs-Exo on the mRNA expression levels of inflammatory factors in macrophages表6 不同剂量BMSCs-Exo对巨噬细胞炎性因子mRNA水平的调控作用比较 (n=3,)
**P<0.01;a与对照组比较,P<0.05。
组别对照组10 mg/L Exo组50 mg/L Exo组F IL-1β 1.00±0.07 0.31±0.02a 0.22±0.04a 231.825**IL-6 1.00±0.04 0.45±0.10a 0.35±0.09a 60.248**
Tab.7 Comparison of the regulatory effects of different doses of BMSCs-Exo on the expression levels of inflammatory factor proteins in macrophages表7 不同剂量BMSCs-Exo对巨噬细胞炎性因子蛋白表达水平的调控作用比较 (n=3,ng/L,)
Tab.7 Comparison of the regulatory effects of different doses of BMSCs-Exo on the expression levels of inflammatory factor proteins in macrophages表7 不同剂量BMSCs-Exo对巨噬细胞炎性因子蛋白表达水平的调控作用比较 (n=3,ng/L,)
*P<0.05,**P<0.01;a 与对照组比较,b 与 10 mg/L Exo 组比较,P<0.05。
组别对照组10 mg/L Exo组50 mg/L Exo组F IL-1β 27.81±8.84 26.88±6.80 12.11±3.27ab 5.169*IL-6 7.25±1.25 2.03±1.05a 3.04±1.40a 14.877**
2.6 BMSCs-Exo 对炎症软骨细胞的调控 与模型组相比,BMSCs-Exo 处理组的软骨细胞成软骨相关蛋白COLⅡ及TGF-β1 表达明显升高,而MMP-13表达显著降低,见图4、表8。mRNA 水平结果显示,IL-1β 刺激抑制了COL2a1、TGF-β1 的mRNA 表达,并升高MMP-13 mRNA 的表达水平,而50 mg/L BMSCs-Exo 处理组的 COL2a1、TGF-β1 的 mRNA 表达水平则显著高于模型组,见表9。
Fig.4 Expression levels of chondrogenesis-related proteins图4 成软骨相关蛋白的表达水平
Tab.8 Comparison of the regulatory effects of different doses of BMSCs-Exo on the expression levels of chondrogenic-related proteins in chondrocytes表8 不同剂量BMSCs-Exo对软骨细胞成软骨相关蛋白表达水平的调控作用比较 (n=3,)
Tab.8 Comparison of the regulatory effects of different doses of BMSCs-Exo on the expression levels of chondrogenic-related proteins in chondrocytes表8 不同剂量BMSCs-Exo对软骨细胞成软骨相关蛋白表达水平的调控作用比较 (n=3,)
**P<0.01;a与对照组比较,b与模型组比较,c与IL-1β+10 mg/L Exo组比较,P<0.05。
组别对照组模型组IL-1β+10 mg/L Exo组IL-1β+50 mg/L Exo组F COLⅡ0.54±0.02 0.31±0.01a 0.75±0.02ab 0.90±0.05ab 245.833**TGF-β1 0.97±0.04 0.40±0.02a 0.60±0.03ab 0.76±0.04abc 138.065**MMP-13 0.16±0.01 0.43±0.02a 0.18±0.01b 0.16±0.01b 379.851**
Tab.9 Comparison of the regulatory effects of different doses of BMSCs-Exo on the mRNA expression levels of chondrogenesis-related genes in chondrocytes表9 不同剂量BMSCs-Exo对软骨细胞成软骨相关基因mRNA表达水平的调控作用比较(n=3,)
Tab.9 Comparison of the regulatory effects of different doses of BMSCs-Exo on the mRNA expression levels of chondrogenesis-related genes in chondrocytes表9 不同剂量BMSCs-Exo对软骨细胞成软骨相关基因mRNA表达水平的调控作用比较(n=3,)
**P<0.01;a与对照组比较,b与模型组比较,c与IL-1β+10 mg/L Exo组比较,P<0.05。
组别对照组模型组IL-1β+10 mg/L Exo组IL-1β+50 mg/L Exo组F COL2a1 1.00±0.11 0.62±0.01 1.40±0.10ab 2.15±0.30ab 45.791**TGF-β1 1.00±0.08 0.25±0.04a 0.53±0.05ab 2.11±0.31bc 74.902**MMP-13 1.00±0.02 8.24±0.15a 6.90±0.46a 3.11±0.24abc 456.037**
3.1 治疗TMJ-OA 的骨软骨组织工程策略 TMJOA 病理机制复杂,涉及软骨退变、滑膜炎症等[9]。现阶段TMJ-OA的治疗方法主要分为保守治疗与手术治疗,但均存在局限性。保守治疗仅能缓解局部症状,手术治疗具有免疫排斥等风险[10]。因此,开发新的治疗手段是目前TMJ-OA 领域亟需解决的难题。
组织工程是一种以实现受损组织结构和功能再生的新兴治疗技术,其中,MSCs 是研究较为深入的组织工程种子细胞[11]。尽管干细胞疗法在再生医学中具有良好的前景,但目前干细胞的临床应用仍存有争议[12]。BMSCs-Exo 具有与 BMSCs 相似的功能特性,与干细胞疗法相比,Exo避免了干细胞应用中的伦理及肿瘤发生等问题,更易对靶细胞进行调控,被认为是干细胞疗法的替代[13]。MSCs 衍生的Exo可通过调节免疫系统、刺激细胞增殖等发挥治疗作用[14]。基于此,本研究提取了BMSCs-Exo,通过体外实验探索了其对Mφ表型极化的影响及在炎症微环境中发挥的免疫调控作用;结果显示,所收集的囊泡具有双层膜结构,表达外泌体特征性表面蛋白,并且BMSCs-Exo 具有良好的生物相容性,可促进巨噬细胞及软骨细胞增殖。
3.2 BMSCs-Exo可极化Mφ表型及维持软骨细胞表型 Mφ 是骨关节滑膜液中主要的免疫细胞,在TMJ-OA 的发病机制中发挥着重要的作用[15]。Mφ易受微环境刺激,M1Mφ 可释放高水平的促炎因子IL-1β、IL-6等,促进炎症的发生发展;M2Mφ可产生抗炎因子IL-1α、Arg-1 等,缓解炎症反应并促进组织修复再生[6]。本研究结果显示,当巨噬细胞极化为M1Mφ,经BMSCs-Exo 处理后,M1Mφ 中高表达的iNOS 表达水平降低,50 mg/L BMSCs-Exo 与 10 mg/L BMSCs-Exo 相比,可更明显下调iNOS 的表达,并显著上调M2Mφ相关蛋白Arg-1的表达水平。
M1Mφ 和M2Mφ 之间的平衡与TMJ-OA 的严重程度相关[7]。在OA 患者的滑膜液中可检测到高水平促炎因子和大量的M1Mφ。已有研究证明,通过改变 M1Mφ/M2Mφ 比例可有效缓解炎症反应[16]。Kim等[17]发现,M2Mφ衍生的外泌体可以将M1Mφ重编程为M2Mφ,达到抗炎及促进皮肤伤口愈合的目的。Zheng 等[18]报道了原代软骨细胞衍生的外泌体可以增加M2Mφ 的浸润,减少M1Mφ 的数量,抑制OA 的发展。本研究中,50 mg/L BMSCs-Exo 能显著诱导 M1Mφ 高表达M2Mφ 表型相关基因,BMSCs-Exo具有调控M1Mφ向M2Mφ极化的能力,与上述报道一致。
TGF-β1可促进软骨细胞增殖、Ⅱ型胶原聚集和蛋白聚糖的分泌[19],并导致Smad2磷酸化,进而上调软骨标志物Col2a1、Sox9、Acan表达水平以促进软骨生成[20]。本研究中也发现了BMSCs-Exo 在炎症软骨细胞中具有一致的效果,进一步证实了BMSCs-Exo 在炎症微环境中可促进软骨细胞增殖,维持软骨细胞表型,具有促进软骨修复的作用。笔者通过观察BMSCs-Exo 对炎症软骨细胞的调控发现,BMSCs-Exo 处理能减少IL-1β 对TGF-β1 的抑制作用,降低MMP-13 表达,升高COL2a1 表达水平。本研究证明了在炎症的免疫调节过程中,Mφ极化与炎性因子表达有关,BMSCs-Exo处理后的M1Mφ中,极化表型可发生改变,IL-1β 和 IL-6 的 mRNA 表达水平下调,有助于降低炎症微环境中的炎性因子水平,同时可促进炎症微环境中的软骨修复。
综上所述,BMSCs-Exo 可通过调控Mφ 的表型极化,降低炎性因子表达水平,同时促进炎症微环境中的软骨修复,为探索BMSCs-Exo 缓解TMJ-OA 和参与组织再生的机制提供了新的思路与方向。BMSCs-Exo对TMJ-OA的作用及其更深入的机制还有待于更进一步的研究发现。