骨髓间充质干细胞外泌体通过miR-874/AQP3/TGF-β通路调控硬皮病小鼠皮肤纤维化的机制研究

The detailed mechanism for the therapeutic effect of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) on scleroderma is not clear. Our previous study found inhibition of aquaporin-3(AQP3) can induce H2O2 concentration decreasing of mouse skin fibroblasts, inhibit TGF-β signaling, finally reduce the degree of fibrosis for the first time in the world. Literature search found that AQP3 is the target gene of miR-874 and miR-874 can act on gastric and intestinal cells and inhibit the expression of AQP3. Therefore, we hypothesized that miR-874 can also inhibit AQP3 expression in fibroblasts. BMSCs exosomes miR-874 can inhibit AQP3 expression in fibroblasts and play an anti-fibrotic role. We plan to establish the fibroblasts transfected with miR-874, BMSCs transfected with overexpression of miR-874 and interactions with fibroblast, also local inject exosomes from miR-874-overexpressing BMSCs in bleomycin-induced scleroderma mouse model. We finally validate the role of miR-874-AQP3-TGFβ pathway in skin fibrosis in vito and in vitro, one of the anti-fibrosis mechanism of BMSCs and its modified exosomes and provide new ideas for clinical treatment.

骨髓间充质干细胞（BMSCs）对硬皮病治疗作用的详细机制尚未明确。我们在国际上首次发现抑制水通道蛋白-3（AQP3）表达降低小鼠皮肤成纤维细胞内H2O2浓度，进而抑制细胞内TGF-β通路，降低皮肤纤维化；文献检索提示AQP3是miR-874的靶标基因，miR-874可靶向抑制胃癌等多种细胞AQP3水平。因此我们推测在成纤维细胞miR-874同样可抑制AQP3表达，BMSCs外泌体中miR-874可以作用于成纤维细胞AQP3发挥调控纤维化作用，本课题拟采用miR-874转染成纤维细胞检测AQP3水平变化；不同miR-874水平的BMSCs外泌体与成纤维细胞共培养；外泌体局部注射至小鼠皮损部位检测AQP3以及纤维化等相关指标，从细胞和动物模型水平探讨miR-874/AQP3/TGF-β通路在皮肤纤维化中的机制以及过表达miR-874的BMSCs外泌体抗纤维化作用，为临床治疗提供新思路。

系统性硬化症（SSc）是一种以严重的皮肤纤维化为特征的疾病，缺乏有效的治疗方法。干细胞治疗是有效的途径之一，深入研究发病机制及干细胞治疗的相关机制，有助于寻找抗纤维化药物。我们课题组采用多种手段和多水平研究取得了一定的成果:表观遗传学机制方面初步证实RNA m6A甲基化在硬皮病发病机制中的作用；骨髓间充质干细胞（BMSC）来源的外泌体（EXO）是潜在的基于干细胞的治疗SSc的工具，HUMSCs-Ex和BMSC-EXOs可以有效减轻BLM诱导的硬皮病小鼠模型的病理改变，如纤维化和炎症病理表现；我们通过miRNA-seq和生物信息学分析，筛选出一些BMSC-EXOs中改善皮肤纤维化的特定microRNAs。结果证实BMSC和BMSC-EXOs能有效干预皮肤纤维化病理表现和疾病过程，BMSC-EXOs的作用是由它们携带的miRNA引起的，这些 miRNA被证明参与调节多种生物学过程，可能在治疗皮肤纤维化中起到关键作用。硬皮病病人皮肤组织中miR-143-3p的表达量与正常组织相比显著下降，而且博来霉素诱导的小鼠硬皮病模型中皮损部位miR-143-3p表达水平明显低于正常小鼠皮肤，BMSC-EVs治疗后miR-143-3p表达量升高。在ENCORI数据库、TargetScan 数据库和miRDB数据库中预测出的重叠的靶基因中IGF1R评分较高，IGF1R可能为miR-143-3p的靶基因。BMSC-EXOs可作为一种治疗SSc皮肤纤维化的潜在治疗方法，并且其作用主要是由它们所携带的miRNAs产生的。