近日在《Stem Cells and Development》期刊雜志上發表題為《Bone Marrow Stromal Cell-Derived Exosomes promote muscle healing following contusion through macrophage polarization》的文章。在這項研究中，使用梯度離心從BMSC的上清液中分離和純化外泌體。納米粒子跟蹤分析，透射電子顯微鏡和蛋白質印跡被用來鑒定外泌體。使用ECHO正倒置一體熒光顯微鏡對HE染色，Masson染色和免疫熒光的肌肉樣本進行成像。最后得到的結論：BMSC-Exos通過改變巨噬細胞的極化狀態抑制炎癥反應，減輕了小鼠的肌肉挫傷損傷并促進了肌肉的愈合。

背景介紹：

骨骼肌挫傷是運動醫學和臨床最常見的損傷之一。由于挫傷后局部纖維化形成，受傷的肌肉很容易再次受傷，骨骼肌纖維化被證明與損傷初期的過度炎癥反應有關，而與炎癥浸潤密切相關的巨噬細胞被發現在骨骼肌的愈合過程中起著至關重要的作用。如何調節巨噬細胞極化仍然是肌肉愈合的重要問題。

最近的研究表明，骨髓基質細胞源性外泌體（BMSC-Exos）可以影響炎癥和組織恢復。因此，作者假設BMSC-Exos可以通過影響巨噬細胞極化來下調炎癥反應，從而促進挫傷后骨骼肌的愈合。在這項研究中，作者從BMSC中分離了BMSC-Exos，在體內和體外測試了它們的功能，并研究了BMSC-Exos對巨噬細胞免疫調節和肌肉愈合影響的潛在機制。

實驗方法：

通過粒度分析、透射電鏡和Western Blot方法鑒定外泌體，為了檢查靶蛋白的表達和位置，在TA（脛前�。┣衅�上進行了免疫熒光染色。使用的一抗是抗CD206，抗α-SMA，抗MyoD和抗Pax7，DAPI用于定位細胞核，通過熒光顯微鏡（ECHO Revolve，美國）觀察圖像。

結果：

總體外觀，相對重量，形態特征：挫傷損傷后3d，挫傷組的TA肌肉比BMSC-Exos組的肌肉血腫更大（圖3A）。兩組之間在第三天，TA肌肉的相對肌肉重量也顯著不同，挫傷組的TA肌肉較重（圖3B）。

對于HE染色，在陰性對照組中，肌肉纖維規則且密集地排列。但是，在挫傷組中，隨著時間的流逝，肌肉纖維變得越來越分散，許多增殖的膠原纖維占據了肌肉纖維的空間，這些現象在BMSC-Exos組中得到了改善。Masson染色中，在挫傷組中觀察到大量膠原纖維，而BMSC-Exos治療在所有時間點均顯著減少了纖維化區域（圖3C-D）。

▲ 圖3     

此外，為了進一步檢查纖維化狀況，作者對平滑肌肌動蛋白α（α-SMA）進行了免疫熒光染色。形態學結果表明，BMSC-Exos治療顯著降低了挫傷在不同時間點引起的高蛋白表達和α-SMA的廣泛分布（圖4）。巨噬細胞耗竭后，BMSC-Exos的抗纖維化作用受到抑制，挫傷和BMSC-Exos治療組在第14天均觀察到大的纖維化區域和廣泛分布的α-SMA蛋白。

▲圖4：免疫熒光法檢測7d，14d和28d三組在平滑肌肌動蛋白α（α-SMA）的相對表達和分布，包括標準對照組，挫傷組和BMSC-Exos組（挫傷+ BMSC-Exos注射）。綠色信號表示α-SMA，藍色信號表示核。放大100倍。

為了確定衛星細胞的不同成肌狀態，進行了Pax7和MyoD的共定位。形態上，從受傷后3天開始，總的Pax7 + / MyoD +衛星細胞顯著增加。顯然，BMSC-Exos治療組的數量多于挫傷組和陰性對照組。在三個不同的組中，相對的Myod蛋白表達也呈現出類似的趨勢（圖5D）。綜上所述，BMSC-Exos注射液可在早期促進肌肉再生。

▲圖5：第3天采用免疫熒光法檢測Pax7和Myod1的相對表達和分布。綠色、紅色和藍色信號分別代表Myod1、Pax7和細胞核。200×放大。箭頭指向Pax7和Myod1陽性細胞。

結論：

研究表明局部使用BMSC-Exos可以減少挫傷后的纖維化組織，增強肌肉再生并改善骨骼肌的生物力學特性。BMSC-Exos通過促進M2巨噬細胞極化，抑制了受傷肌肉的炎性微環境。作者的研究為BMSC-Exos在臨床實踐中可用于肌肉愈合提供了有力的支持。

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參考文獻：

Zhiwen Luo1*, Jinrong Lin1*, Yaying Sun1*, Chenghui Wang1, and Jiwu Chen1#：

Bone Marrow Stromal Cell-Derived Exosomes promote muscle healing following contusion through macrophage polarization.Stem Cells and Development DOI: 10.1089/scd.2020.0167