BMSC来源外泌体通过释放circRNA抑制细胞焦亡治疗脊髓损伤的机制研究

Spinal cord injury (SCI) is one of the important causes of human disability. More and more researches have shown that the transplantation of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs)-derived exosomes play an important role in the treatment of SCI. However, the molecular mechanism is still unclear. In preliminary experiments, we established the following mechanisms by constructing rat SCI model, prediction of bioinformatics and detection of luciferase reporter gene: BMSC can secrete circ_0004955 through the exosomes and circ_0004955 competitively bind to miR-155 to promote the expression of FoxO3a, thereby inhibiting the activation of NLRP3 inflammasome to inhibit cell apoptosis induced by inflammation, protecting the spinal cord cells and promoting the recovery after injury of SCI. Firstly, this project intends to verify the effects of BMSC exosomes, circ_0004955 and miR-155 on neuronal cell focal phenotypes in rat neuronal cells. Secondly, we will further verify the effect of BMSC exosomes, circ_0004955 and miR-155 in BMSC treatment of SCI in rat SCI model. Finally, we will verify circ_0004955 regulation of FoxO3a by miR-155 ceRNA mechanism. This study is expected to provide a new idea and theoretical basis for clinical treatment of SCI with BMSC in clinical.

脊髓损伤（SCI）是人类致残的重要原因，研究发现BMSC携带的外泌体在BMSC移植治疗SCI的过程中起到了重要作用，但其中的机制尚不清楚。基于前期工作基础和预实验结果，我们认为BMSC能够向受损神经元传递携带circ_0004955的外泌体，circ_0004955通过竞争结合miR-155促进FoxO3a的表达，抑制NLRP3炎症小体激活，进而抑制炎症引起的细胞焦亡，促进SCI的损伤后恢复。本项目拟首先在大鼠神经元细胞中验证BMSC外泌体、circ_0004955和miR-155对神经元细胞焦亡表型的影响；其次，在大鼠SCI模型中进一步验证BMSC外泌体、circ_0004955和miR-155在治疗SCI过程中的作用；最后，完善circ_0004955通过miR-155调控FoxO3a的ceRNA机制，为临床上提高BMSC治疗SCI的疗效提供新的思路和理论基础。

目的：已有研究证明骨髓间充质干细胞 (BMSCs) 对治疗脊髓损伤 (SCI) 有一定的疗效，但其潜在机制尚不清楚。因此，本研究旨在探讨外泌体传递的环状 RNA（circRNA）在 BMSCs 治疗 SCI 中的作用。.方法：H2O2 处理的大鼠原代神经元分别与正常培养基、BMSCs、BMSCs衍生的外泌体和BMSCs加GW4869一起培养，然后检测细胞焦亡标志物、炎性体和环状RNA。随后，H2O2 处理的大鼠原代神经元和 NGF 刺激的 PC-12 细胞与 BMSCs-外泌体、NC 敲低 BMSCs-外泌体、circ_003564-敲低 BMSCs-外泌体一起培养。此外，还进行了体内验证。.结果：BMSCs 和 BMSCs 衍生的外泌体均降低了 H2O2 处理的神经元中的 Cleaved Caspase-1、GSDMD、NLRP3、IL-1β 和 IL-18，而不含外泌体的 BMSCs（BMSCs 加 GW4869）没有明显降低这些因素。微阵列分析显示，BMSCs（与无外泌体的 BMSCs）和 BMSCs 衍生的外泌体（与正常培养基相比）极大地调节了 circRNA 谱，其富含神经炎症通路（神经营养因子、细胞凋亡、TNF、神经活性配体-受体通路等）。在三个功能性候选者（circ_015525、circ_008876 和 circ_003564）中，circ_003564 对调节细胞焦亡和炎性体最有效。进一步的补偿实验表明，circ_003564-敲低 BMSCs-外泌体（与 NC-敲低 BMSCs-外泌体相比）共培养的 H2O2 处理的神经元/NGF 刺激的 PC-12 细胞显示出更高的细胞焦亡和炎症小体。在体内，BMSCs 和 BMSCs 衍生的外泌体均改善了 SCI 大鼠的功能恢复，减少了炎症浸润、细胞焦亡和炎症小体，但不含外泌体的 BMSCs 的效果较差。.结论：BMSCs 源性外泌体通过递送 circ_003564 减少细胞焦亡和炎症小体，从而促进 SCI的恢复。