骨關(guān)節(jié)炎(OA)作為一種常見(jiàn)的退行性疾病,傳統(tǒng)治療方法如單獨(dú)使用大黃酸Rhein(一種天然草藥成分)由于低生物利用度和體內(nèi)快速代謝等因素,效果有限。盡管細(xì)胞外囊泡(EVs)在治療OA方面顯示出了潛力,但其在關(guān)節(jié)內(nèi)的保留時(shí)間短,限制了它們的療效。此外,持續(xù)的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)進(jìn)一步加劇了OA的發(fā)展,而現(xiàn)有的治療方法往往難以同時(shí)解決這些問(wèn)題,導(dǎo)致臨床治療效果不佳。
針對(duì)上述問(wèn)題,浙江大學(xué)周民教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種基于Rhein的超分子網(wǎng)絡(luò)水凝膠(Rh Gel),并將其與微藻衍生的細(xì)胞外囊泡(SP-EVs)結(jié)合,形成Rh Gel@SP-EVs復(fù)合物,以期提高治療效果。通過(guò)一系列體外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該復(fù)合物對(duì)TNF-α誘導(dǎo)的氧化損傷具有顯著保護(hù)作用,并通過(guò)動(dòng)物模型評(píng)估了其在治療DMM(前交叉韌帶切斷術(shù))誘導(dǎo)的OA中的療效。結(jié)果表明,Rh Gel@SP-EVs不僅能有效緩解炎癥反應(yīng)、促進(jìn)能量穩(wěn)態(tài),還能增加關(guān)節(jié)軟骨厚度、改善OARSI評(píng)分,顯示出維持關(guān)節(jié)軟骨完整性的潛力。此外,安全性評(píng)估也證實(shí)了該復(fù)合物的良好生物相容性,為未來(lái)臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。該文章于2025年2月21日以《Microalgae-Derived Extracellular Vesicles Synergize with Herbal Hydrogel for Energy Homeostasis in Osteoarthritis Treatment》為題發(fā)表于《ACS Nano》(DOI: 10.1021/acsnano.4c16085)。
研究示意圖
(1)SP-EV的分離、表征、和分析
圖1a描繪了SP-EVs的提取流程,通過(guò)梯度離心和連續(xù)過(guò)濾實(shí)現(xiàn)了有效純化;透射電子顯微鏡(TEM)圖像(圖1b)顯示了典型的50至100 nm盤(pán)狀囊泡結(jié)構(gòu),證實(shí)了其形態(tài)特征(標(biāo)尺=50 nm)。粒徑分布和Zeta電位分析(圖1c-d)表明SP-EVs的尺寸集中在50-100納米范圍內(nèi),Zeta電位約為-13 mV,進(jìn)一步驗(yàn)證了分離的有效性。蛋白質(zhì)組學(xué)分析(圖1e)揭示了SP-EVs中含有62種蛋白質(zhì),基因本體論(GO)分類(圖1f-g)和京都基因與基因組百科全書(shū)(KEGG)通路分析(圖1h)顯示這些蛋白質(zhì)主要參與ATP依賴的活動(dòng)和代謝過(guò)程,強(qiáng)調(diào)了它們?cè)谀芰看x中的關(guān)鍵作用。此外,正交群組蛋白注釋(圖 S2)突出了翻譯、能量生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換相關(guān)蛋白質(zhì)的重要性,表明SP-EVs在調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)穩(wěn)態(tài)及骨關(guān)節(jié)炎(OA)病理生理方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。這些結(jié)果綜合說(shuō)明了SP-EVs作為一種治療OA的新策略的可能性,特別是在調(diào)節(jié)能量代謝方面的作用。
圖1. SP-EV的提取、表征和分析。(a)SP-EV的浸提過(guò)程;(b)SP-EV的透射電子顯微鏡(TEM)圖像,比例尺 = 50 nm;(c)SP-EV的粒度;(d)SP-EV的Zeta電位(n = 3);(e)通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)分析表征SP-EV中的蛋白質(zhì)組分;(f)SP-EV中蛋白質(zhì)的分子功能(MF);(g)與SP-EV中蛋白質(zhì)相關(guān)的生物學(xué)過(guò)程(BP);(h)SP-EV的京都基因和基因組百科全書(shū)(KEGG)富集分析
(2)Rh Gel@SP-EVs的合成與表征
首先,圖2a提供了Rh Gel@SP-EVs的合成流程示意圖,通過(guò)將Rh Gel(由加熱溶解于碳酸氫鈉溶液中并冷卻后自組裝形成)與SP-EVs結(jié)合,制備了穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。不同濃度(2, 4, 8 mg/mL)的Rh Sol和Rh Gel的照片及其紫外可見(jiàn)光譜和熒光光譜分析(圖 2b-c)顯示,隨著Rh濃度增加,樣品顏色加深且吸收峰和熒光強(qiáng)度增強(qiáng)。UV熒光光譜和Zeta電位分析(圖 2d-e)表明Rh Gel具有較高的穩(wěn)定性,適合用于藥物遞送系統(tǒng)。掃描電子顯微鏡(SEM)圖像(圖2f)揭示了Rh Gel表面光滑的外表皮層,有助于保持其穩(wěn)定性和均勻性。照片對(duì)比(圖2g)直觀地展示了SP-EVs、Rh Sol、Rh Gel以及Rh Gel@SP-EVs之間的差異,證實(shí)了復(fù)合材料的成功制備。紫外可見(jiàn)吸收光譜圖(圖2h)顯示Rh Gel@SP-EVs同時(shí)具有SP-EVs特有的680 nm吸收峰和Rh Gel的435 nm吸收峰,證明了兩種成分的有效結(jié)合。Zeta電位分析(圖2i)表明Rh Gel@SP-EVs的Zeta電位較Rh Gel有所降低,但不影響其整體穩(wěn)定性。不同pH值條件下從Rh Gel@SP-EVs中釋放的Rh的照片(圖2j)及詳細(xì)記錄的PBS溶液中不同pH值下的Rh釋放動(dòng)力學(xué)曲線(圖2k)顯示,在酸性環(huán)境下(pH 5.5),Rh的累積釋放率達(dá)到92%,而在中性環(huán)境下(pH 7.4)僅為68%,表明該系統(tǒng)具有顯著的pH響應(yīng)性釋放特性。綜上所述,Rh Gel@SP-EVs不僅成功結(jié)合了SP-EVs的生物活性成分和Rh Gel的物理化學(xué)特性,還展示了良好的穩(wěn)定性和pH響應(yīng)性藥物釋放特性,適用于模擬炎癥環(huán)境下的藥物遞送。
圖2. Rh Gel@ SP-EV的合成、表征和藥物釋放。(a)Rh Gel@ SP-EV的合成程序;(b)顯示不同Rh濃度(2、4、8 mg/mL)的Rh溶膠和Rh Gel形成的照片;(c)在2、4和8 mg/mL的不同Rh濃度下,分析了Rh溶膠和Rh Gel樣品的UV?Vis和熒光光譜(d);(e)Rh溶膠和Rh Gel樣品的Zeta電位(n = 3);(f)Rh Gel樣本的代表性SEM圖像,比例尺 = 1 μm;(g)SP-EV、Rh溶膠、Rh Gel和Rh Gel在SP-EV上的照片;(h)不同基團(tuán)的紫外-Vis吸收光譜;(i)各組的Zeta電位(n = 3);(j)在不同pH水平(pH 5.5和7.4)下,從Rh Gel@ SP-EV在PBS溶液中獲得的Rh釋放介質(zhì)的照片;(k)在不同pH值的PBS溶液中,Rh從Rh Gel@ SP-EV的釋放動(dòng)力學(xué)(n = 3)。數(shù)據(jù)表示為平均值 ± SD
(3)Rh Gel@ SP-EV的細(xì)胞毒性和細(xì)胞攝取
圖3a展示了使用CCK-8實(shí)驗(yàn)測(cè)定軟骨細(xì)胞系A(chǔ)TDC5細(xì)胞與不同處理物(PBS、SP-EVs、Rh Sol、Rh Gel和Rh Gel@SP-EVs)共孵育1、2、3天后的細(xì)胞活力情況,結(jié)果顯示Rh Gel@SP-EVs(Rh 5 μg/mL和SP-EVs 20 μg/mL)在共孵育期間對(duì)細(xì)胞活力影響極小,表明其具有良好的生物相容性。圖3b通過(guò)活/死細(xì)胞染色進(jìn)一步驗(yàn)證了Rh Gel@SP-EVs在這些濃度下無(wú)明顯細(xì)胞毒性。為了觀察SP-EVs的細(xì)胞攝取效率,研究人員用膜標(biāo)記染料PKH67標(biāo)記SP-EVs,并利用共聚焦顯微鏡成像(圖3c),發(fā)現(xiàn)SP-EVs能夠高效地進(jìn)入ATDC5細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中,證明了其良好的細(xì)胞穿透能力。此外,體內(nèi)熒光成像(圖3d)顯示了PKH67標(biāo)記的SP-EVs在小鼠膝關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞內(nèi)的累積情況,進(jìn)一步證實(shí)了SP-EVs不僅能夠進(jìn)入細(xì)胞并遞送分子貨物,還能影響目標(biāo)細(xì)胞的生物學(xué)功能。綜上所述,這些結(jié)果驗(yàn)證了SP-EVs被軟骨細(xì)胞攝取的能力,突顯了這些納米囊泡在向細(xì)胞傳遞生物活性分子方面的潛力。
圖3. Rh Gel@ SP-EV的細(xì)胞毒性和細(xì)胞攝取。(a)通過(guò)用SP-EV、Rh Sol、Rh Gel和Rh Gel@ SP-EV干預(yù)1、2和3天來(lái)評(píng)估ATDC 5細(xì)胞的活力,CCK-8測(cè)定結(jié)果(n = 3),數(shù)據(jù)表示為平均值 ± SD;(b)用各組處理1、2和3天后ATDC 5細(xì)胞的鈣黃綠素-AM/PI染色,綠色表示活細(xì)胞,紅色表示死細(xì)胞,比例尺 = 100 μm;(c)ATDC 5細(xì)胞中SP-EV的細(xì)胞攝取,細(xì)胞核(藍(lán)色),SP-EV(用PKH 67標(biāo)記,綠色),比例尺 = 50 μm;(d)膝關(guān)節(jié)組織切片中SP-EV的細(xì)胞攝取,細(xì)胞核(藍(lán)色),SP-EV(用PKH 67標(biāo)記,綠色),比例尺 = 100 μm
(4)Rh Gel@ SP-EV對(duì)線粒體功能障礙的緩解作用
圖4a和4b展示了通過(guò)DCFH-DA熒光探針檢測(cè)ATDC5細(xì)胞內(nèi)ROS水平的結(jié)果,表明Rh Gel@SP-EVs顯著降低了ROS生成(P<0.01),相較于單獨(dú)使用SP-EVs、Rh Sol或Rh Gel也顯示出中等程度的ROS減少。透射電子顯微鏡(TEM)圖像(圖4c)顯示,TNF-α處理導(dǎo)致嚴(yán)重的線粒體損傷,包括腫脹、肥大和嵴結(jié)構(gòu)破壞;而SP-EVs和Rh Gel@SP-EVs處理顯著改善了這些損傷,恢復(fù)了線粒體的正常形態(tài)和嵴結(jié)構(gòu)。JC-1染色實(shí)驗(yàn)(圖4d-e)進(jìn)一步證明Rh Gel@SP-EVs能夠顯著提高線粒體膜電位(ΔΨm),紅/綠熒光比率從5.9恢復(fù)至10.4。Western blot分析(圖4f-h)顯示,Rh Gel@SP-EVs增加了線粒體轉(zhuǎn)錄因子A(TFAM)和ATP合酶(ATPB)的表達(dá),這表明它促進(jìn)了線粒體生物發(fā)生并提高了ATP含量(圖4i-j)。免疫熒光分析(圖 4i和S10)同樣證實(shí)了ATP含量的顯著增加。這些結(jié)果共同表明,Rh Gel@SP-EVs不僅顯著減少了氧化應(yīng)激,還通過(guò)增強(qiáng)線粒體功能和能量代謝來(lái)改善細(xì)胞健康,具有重要的治療潛力。
圖4. Rh Gel@ SP-EV對(duì)ROS、線粒體功能障礙和細(xì)胞能量代謝的保護(hù)作用。(a)在NC、TNF-α、SP-EV、Rh Sol、Rh Gel和Rh Gel@ SP-EV條件下,用DCFH-DA處理的ATDC 5細(xì)胞中細(xì)胞內(nèi)ROS水平的熒光圖像,DCFH-DA(綠色),細(xì)胞核(藍(lán)色),比例尺 = 200 μm;(b)不同處理后ATDC 5細(xì)胞中DCFH-DA的表達(dá)率;(c,d)在各種條件下處理的ATDC 5細(xì)胞的TEM圖像(c)和JC-1染色(d),JC-1的聚集體為紅色,而JC-1的單體為綠色;(e)分析JC-1染色的紅/綠色強(qiáng)度的平均熒光比(n = 3);(f?h)在不同條件下ATDC 5細(xì)胞中TFAM和ATPB的蛋白質(zhì)印跡結(jié)果;(h)不同條件下ATDC 5細(xì)胞中ATPB蛋白表達(dá)水平的定量(n = 3);(i)不同條件下ATDC 5細(xì)胞中ATPB的免疫熒光染色,ATPB(綠色),細(xì)胞核(藍(lán)色),比例尺 = 100 μm;(j)ATDC 5細(xì)胞在不同條件下的ATP水平;(k)Rh Gel@ SP-EV拯救炎癥誘導(dǎo)的線粒體功能障礙并減少活性氧(ROS)產(chǎn)生,從而增強(qiáng)ATP合成的機(jī)制示意圖
(5)Rh Gel@ SPEV的促合成代謝和抗代謝作用
圖5a提供了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的示意圖,通過(guò)RT-PCR分析TNF-α誘導(dǎo)的ATDC5細(xì)胞中的炎癥因子表達(dá)(圖5b),結(jié)果顯示TNF-α顯著上調(diào)了IL-6和IL-1β等炎癥標(biāo)記物的表達(dá)。為了評(píng)估合成代謝相關(guān)基因的表達(dá),研究人員檢測(cè)了Sox9和Col2a1的表達(dá)水平(圖5c),發(fā)現(xiàn)TNF-α處理顯著下調(diào)了這些基因的表達(dá)。此外,分解代謝相關(guān)基因如Mmp13和Adamts4/5的表達(dá)水平也顯著增加(圖5d)。然而,SP-EVs、Rh Sol、Rh Gel以及Rh Gel@SP-EVs的應(yīng)用有效抑制了IL-6和IL-1β mRNA的上調(diào),并緩解了Sox9和Col2a1的下調(diào)(圖5e-f)。Western blot分析(圖5g)進(jìn)一步驗(yàn)證了Rh Gel@SP-EVs顯著降低了MMP13和ADAMTS5的蛋白質(zhì)表達(dá),減少了基質(zhì)降解并促進(jìn)了軟骨基質(zhì)的合成。這些結(jié)果表明,Rh Gel@SP-EVs不僅能夠減輕炎癥反應(yīng),還能促進(jìn)軟骨細(xì)胞的合成代謝并抑制其分解代謝,為治療骨關(guān)節(jié)炎提供了新的潛在策略。
圖5. Rh Gel@SP-EVs對(duì)ECM合成代謝與分解代謝平衡調(diào)節(jié)的影響。(a)軟骨細(xì)胞內(nèi)環(huán)境平衡的示意圖。軟骨細(xì)胞的平衡是通過(guò)ECM合成代謝和分解代謝的動(dòng)態(tài)相互作用來(lái)維持的,由降解相關(guān)酶和合成相關(guān)酶進(jìn)行機(jī)械調(diào)節(jié);(b?d)實(shí)時(shí)定量PCR(RT-PCR)檢測(cè)TNF-α、SP-EVs、Rh Sol、Rh Gel和Rh Gel@SP-EVs處理后ATDC 5細(xì)胞中的相對(duì)mRNA表達(dá)(IL-6、IL-1β、Sox 9、Col 2a 1、Mmp 13、Adamts 4和Adamts 5)(n = 3);(e,f)在各種條件下對(duì)ATDC 5細(xì)胞中的SOX 9、COL II和MMP 13進(jìn)行免疫熒光染色和定量,比例尺 = 100 μm;(g)在各種條件下,ATDC 5細(xì)胞中各種蛋白(SOX 9、COL II和MMP 13)的表達(dá)水平的蛋白質(zhì)印跡定量(n = 3)
(6)Rh Gel@ SP-EV對(duì)JAK/STAT 3信號(hào)通路的抑制
圖6a和6b展示了RNA測(cè)序結(jié)果,表明與TNF-α刺激組相比,SP-EVs處理組中有1116個(gè)基因下調(diào),161個(gè)基因上調(diào)?;蚣患治觯℅SEA)(圖6c-e)顯示,SP-EVs顯著下調(diào)了與ROS途徑相關(guān)的基因,并顯著上調(diào)了與線粒體功能和氧化磷酸化相關(guān)的基因表達(dá)。KEGG通路分析(圖6f)進(jìn)一步確認(rèn)了鈣信號(hào)通路、細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)及JAK/STAT通路在SP-EVs處理后的顯著變化。Western blot分析(圖6h)顯示,TNF-α處理顯著增強(qiáng)了JAK2和STAT3的磷酸化水平,而SP-EVs和Rh Gel@SP-EVs處理顯著降低了這些磷酸化水平。定量RT-PCR結(jié)果顯示(圖6i-j),TNF-α刺激后Jak1、Jak2和Jak3 mRNA表達(dá)顯著上調(diào),而在SP-EVs和Rh Gel@SP-EVs干預(yù)后,Jak2和Jak3 mRNA表達(dá)顯著下調(diào),Jak1則顯示出下調(diào)趨勢(shì)但未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這些結(jié)果表明,Rh Gel@SP-EVs通過(guò)精確靶向抑制JAK2磷酸化來(lái)失活JAK2/STAT3信號(hào)通路,從而發(fā)揮抗炎作用,并且通過(guò)減少氧化應(yīng)激和促進(jìn)能量代謝來(lái)改善軟骨細(xì)胞的功能。
圖6. 線粒體能量代謝與炎癥調(diào)控機(jī)制。(a)熱圖顯示TNF-α刺激后SP-EV處理ATDC 5細(xì)胞中差異表達(dá)的基因;(b)火山圖顯示161個(gè)基因的表達(dá)上調(diào),1116個(gè)基因的表達(dá)下調(diào);(c?g)GSEA用于評(píng)估和對(duì)比ROS(c)、線粒體基因表達(dá)(d)、氧化磷酸化(e)和IL-6/JAK/STAT 3信號(hào)通路(g)中基因組的富集;(f)ATDC 5細(xì)胞中差異表達(dá)基因的KEGG通路分析,用TNF-α刺激ATDC 5細(xì)胞,然后用SP-EV處理;(h)不同條件下ATDC 5細(xì)胞中各種蛋白質(zhì)(p-JAK 2、JAK 2、p-STAT 3、STAT 3和β-肌動(dòng)蛋白)的蛋白質(zhì)印跡結(jié)果;(i?j)RT-PCR檢測(cè)不同條件下ATDC 5細(xì)胞中相對(duì)mRNA表達(dá)(Jak 1、Jak 2、Jak 3和Stat 3)(n = 3)
(7)Rh Gel@ SP-EV對(duì)DMM誘導(dǎo)的OA的治療作用
圖7a提供了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖,展示了通過(guò)每周一次的關(guān)節(jié)內(nèi)注射PBS、SP-EVs、Rh Sol、Rh Gel或Rh Gel@SP-EVs進(jìn)行治療前交叉韌帶切斷術(shù)(DMM)誘導(dǎo)的OA的過(guò)程。隨后,通過(guò)微計(jì)算機(jī)斷層掃描(micro-CT)分析(圖7b),研究人員發(fā)現(xiàn)DMM誘導(dǎo)的小鼠表現(xiàn)出明顯的軟骨下骨損傷,表現(xiàn)為密集且紊亂的骨小梁結(jié)構(gòu);而經(jīng)過(guò)Rh Gel@SP-EVs處理后,這些病理變化顯著減輕,顯示了較好的骨修復(fù)效果。H&E染色和番紅O/快綠染色(圖7c)進(jìn)一步揭示了DMM組中嚴(yán)重的軟骨退化、厚度減少和表面不規(guī)則;相比之下,Rh Gel@SP-EVs處理組顯著改善了軟骨表面完整性,并增加了軟骨厚度和面積。OARSI評(píng)分(圖7d)、糖胺聚糖(GAG)含量(圖7e)以及軟骨厚度(圖7f)的定量分析均表明,Rh Gel@SP-EVs顯著降低了OA的嚴(yán)重程度并促進(jìn)了軟骨再生。免疫熒光染色(圖7g)則顯示,在Rh Gel@SP-EVs處理組中,II型膠原(COL II)和聚集蛋白聚糖(ACAN)的表達(dá)顯著增加,同時(shí)IL-6表達(dá)顯著降低,這表明該復(fù)合物不僅促進(jìn)了軟骨基質(zhì)的合成,還減少了炎癥反應(yīng)。
圖7. Rh Gel@SP-EVs處理對(duì)DMM誘導(dǎo)的OA的體內(nèi)治療效果。(a)評(píng)價(jià)Rh Gel@SP-EVs治療在DMM誘導(dǎo)的OA小鼠模型中的保護(hù)效力的示意圖和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);(b)關(guān)節(jié)軟骨下骨的三維重建圖像;(c)膝關(guān)節(jié)切片的H&E染色,對(duì)膝關(guān)節(jié)切片進(jìn)行番紅-O/固綠色染色,番紅-O可將軟骨染成紅色;(d)OARSI評(píng)分的量化(n = 6);(e)6份樣品中GAG含量的分析;(f)關(guān)節(jié)軟骨厚度的定量(n = 6);(g)小鼠膝關(guān)節(jié)的代表性免疫熒光染色(COL II、ACAN和IL-6)
(8)Rh Gel@ SP-EV在MIAA誘導(dǎo)的OA中的治療作用
圖8a為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖,描述了通過(guò)每周一次的關(guān)節(jié)內(nèi)注射PBS、SP-EVs、Rh Sol、Rh Gel或Rh Gel@SP-EVs進(jìn)行治療單碘乙酸鈉(MIA)誘導(dǎo)的OA的過(guò)程。隨后,通過(guò)micro-CT分析(圖8b),研究人員發(fā)現(xiàn)MIA處理的小鼠表現(xiàn)出顯著的軟骨下骨損傷,包括紊亂且密集的骨小梁結(jié)構(gòu);而Rh Gel@SP-EVs處理組則顯著減輕了這些病理變化,顯示了良好的骨修復(fù)效果。H&E染色和番紅O/快綠染色(圖8c)進(jìn)一步揭示了MIA組中嚴(yán)重的軟骨退化、厚度減少和表面不規(guī)則;相比之下,Rh Gel@SP-EVs處理組顯著改善了軟骨表面完整性,并增加了軟骨厚度和面積。OARSI評(píng)分(圖8d)、糖胺聚糖(GAG)含量(圖8e)以及軟骨厚度(圖8f)的定量分析均表明,Rh Gel@SP-EVs顯著降低了OA的嚴(yán)重程度并促進(jìn)了軟骨再生。免疫熒光染色(圖8g)顯示,在Rh Gel@SP-EVs處理組中,II型膠原(COL II)和聚集蛋白聚糖(ACAN)的表達(dá)顯著增加,同時(shí)IL-6表達(dá)顯著降低,這表明該復(fù)合物不僅促進(jìn)了軟骨基質(zhì)的合成,還減少了炎癥反應(yīng)。
圖8. Rh Gel@SP-EVs處理對(duì)MIA誘導(dǎo)的OA的體內(nèi)治療效果。(a)在MIA誘導(dǎo)的OA模型中評(píng)價(jià)Rh Gel@SP-EVs治療有效性的示意圖和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);(b)關(guān)節(jié)軟骨下骨的三維重建圖像(通過(guò)顯微CT分析);(c)采用H&E染色以及番紅-O/固綠色染色對(duì)小鼠關(guān)節(jié)切片進(jìn)行組織學(xué)分析,番紅-O可將軟骨染成紅色;(d)OARSI評(píng)分的量化(n = 6);(e)GAG含量的定量(n = 6);(f)關(guān)節(jié)軟骨厚度的定量(n = 6);(g)小鼠膝關(guān)節(jié)的代表性免疫熒光染色(COL II、ACAN、IL-6)
(9)Rh Gel@ SP-EV的體內(nèi)生物相容性
血液學(xué)測(cè)試顯示,所有治療組與對(duì)照組相比,血液參數(shù)均在正常范圍內(nèi),無(wú)顯著差異,表明Rh Gel@SP-EVs未引起明顯的全身毒性反應(yīng)。接著,圖9b展示了肝腎功能參數(shù)(包括丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)、血尿素氮(BUN)和肌酐(CREA))的測(cè)定結(jié)果,結(jié)果顯示這些指標(biāo)在所有處理組中均保持在正常范圍內(nèi),進(jìn)一步證實(shí)了Rh Gel@SP-EVs的安全性。最后,圖9c通過(guò)H&E染色對(duì)主要器官(心臟、肝臟、脾臟、肺和腎臟)進(jìn)行了組織學(xué)分析,結(jié)果顯示各組之間無(wú)顯著炎癥或其他不良反應(yīng),表明Rh Gel@SP-EVs具有良好的體內(nèi)生物相容性。
圖9. Rh Gel@ SP-EV的體內(nèi)生物相容性。(a)不同處理后小鼠的血液學(xué)檢查(n = 3),包括:白色細(xì)胞(WBC)、平均紅細(xì)胞血紅蛋白(MCH)、血紅蛋白(HGB)和紅細(xì)胞(RBC);平均紅細(xì)胞血紅蛋白濃度平均值(MCHC)、細(xì)胞體積(MCV);血小板(PLT);血紅蛋白濃度(HCT);(b)不同處理后小鼠的血清生化分析(n = 5),包括:ALT(丙氨酸轉(zhuǎn)移酶)、AST(天冬氨酸轉(zhuǎn)移酶)、BUN(血尿素氮)、CREA(肌酐);(c)在給藥后,使用H&E染色對(duì)小鼠的主要器官(包括心、肝、脾、肺、腎和膝關(guān)節(jié))進(jìn)行組織學(xué)分析
該研究團(tuán)隊(duì)展示了Rh Gel@SP-EVs作為一種新型多功能治療平臺(tái)在骨關(guān)節(jié)炎(OA)治療中的顯著效果和潛在優(yōu)勢(shì)。研究結(jié)果顯示,Rh Gel@SP-EVs不僅具有良好的生物相容性和安全性,還能有效減輕炎癥反應(yīng)、促進(jìn)軟骨再生、改善線粒體功能并調(diào)節(jié)能量代謝,通過(guò)抑制JAK2/STAT3信號(hào)通路減少氧化應(yīng)激,從而顯著緩解OA的癥狀。 此外,體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了其在DMM和MIA誘導(dǎo)的OA模型中的優(yōu)異治療效果,表明Rh Gel@SP-EVs是一種有前景的治療策略,為未來(lái)臨床應(yīng)用提供了有力支持。這些發(fā)現(xiàn)為開(kāi)發(fā)基于微藻細(xì)胞外囊泡的新型治療手段奠定了基礎(chǔ),并展示了其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用潛力。
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