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目的:探索人髌下脂肪垫干细胞源性外泌体(Exosomes derived from infrapatellar fat pad mesenchymal stem cells,IPFSCs-Exo)对膝关节术后纤维化的抑制作用及其可能的机制研究。方法:(1)提取人髌下脂肪垫来源干细胞(IPFSCs)及其来源外泌体(IPFSCs-Exo)。(2)建立大鼠膝关节纤维化模型,将大鼠麻醉后打开大鼠膝关节囊,暴露股骨内侧髁,采用动物专用钻孔器取出约3×3mm的皮质区域,冲洗后缝合切口。术后第一周开始,将PBS和1010 particles/ml IPFSCs-Exo注射至大鼠手术造模区,每周2次,持续4周。4周后制备组织学切片,采用HE染色评估膝关节手术区域纤维化程度,Masson染色和免疫组化评估膝关节纤维化组织中胶原含量。(3)通过IL-1β模拟细胞炎性环境及CCK-8实验检测IPFSCs-Exo对炎性环境下成纤维细胞增殖活力的影响。(4)IPFSCs-Exo干预炎性环境下的成纤维细胞后,通过转录组学测序寻找抑制膝关节纤维化可能的分子靶标。(5)IPFSCs-Exo干预炎性环境下的成纤维细胞后,通过流式细胞分析检测IPFSCs-Exo对成纤维细胞细胞周期变化情况,EdU细胞增殖实验检测IPFSCs-Exo对成纤维细胞内DNA合成情况;RT-PCR和Western blot检测IPFSCs-Exo对细胞增殖相关基因(Cyclin D1、PCNA)的mRNA和蛋白表达水平的影响。(6)为了验证MT2A是否为IPFSCs-Exo作用的分子靶标,通过慢病毒载体的构建与导入沉默MT2A,以IPFSCs-Exo处理MT2A沉默的人成纤维细胞,检测IPFSCs-Exo对炎性环境下成纤维细胞增殖的影响。结果:(1)分离培养的人髌下脂肪垫来源细胞在光学显微镜下呈贴壁生长的长梭状;流式细胞仪检测所提取的细胞CD44,CD73,CD90,CD105呈强阳性表达;且提取的细胞具有成脂、成骨及成软骨三系分化能力。收集IPFSCs的培养上清,通过超速离心法提取上清中的外泌体样囊泡状物质,其在透射电镜下呈圆盘状的双层膜结构;Nanosight粒径分析显示:提取的外泌体样囊泡状物质的粒径范围为50-200nm,其浓度为1010 particles/ml;Western blot检测外泌体表面蛋白CD63、CD81呈高表达。(2)组织学切片结果显示:HE染色证实IPFSCs-Exo组膝关节手术区域纤维化程度较PBS组明显减轻;Masson染色显示IPFSCs-Exo组膝关节手术区域中胶原含量较PBS组表达明显降低;免疫组化结果显示IPFSCs-Exo组膝关节手术区域中Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原含量较PBS组表达明显降低。(3)RT-PCR结果证实低浓度(10ng/ml)IL-1β能够促进炎性细胞因子的表达以及促进成纤维细胞增殖。CCK8实验显示IPFSCs-Exo能够以浓度依赖性的方式抑制炎性环境下成纤维细胞的增殖活力,而对非炎性环境下的成纤维细胞增殖活力无明显影响。(4)通过转录组学测序筛选出IPFSCs-Exo干预炎性环境下成纤维细胞后显著上调的MT2A基因,其可能与膝关节纤维化相关。(5)流式细胞周期分析显示IPFSCs-Exo能够将炎性环境下的成纤维细胞阻滞在G1期;EdU细胞增殖实验显示IPFSCs-Exo能够抑制炎性环境下成纤维细胞的DNA合成;RT-PCR和Western blot显示IPFSCs-Exo能够下调炎性环境下的成纤维细胞增殖相关基因(Cyclin D1、PCNA)的mRNA和蛋白表达水平。上述结果表明IPFSCs-Exo能够抑制炎性环境下的成纤维细胞增殖。(6)经慢病毒转染沉默MT2A后,EdU细胞增殖实验显示EdU 阳性细胞占比被部分逆转;同时RT-PCR和Western blot显示增殖相关基因(Cyclin D1、PCNA)的mRNA和蛋白表达水平也出现部分逆转。结论:IPFSCs-Exo能有效抑制膝关节手术区域纤维化程度。其机制可能是IPFSCs-Exo抑制炎症环境中成纤维细胞的增殖,而MT2A可能是其潜在的干预靶点。