ADSC外泌体通过抑制Galectin-3调控氧化应激和炎症纤维化级联改善海绵体神经损伤性勃起功能障碍

《Stem Cell Research & Therapy》：Inhibition of Galectin-3 by ADSC-derived exosomes after cavernous nerve injury ameliorates erectile dysfunction by modulating oxidative stress and inflammatory profibrotic cascades

本研究针对海绵体神经损伤(CNI)导致的勃起功能障碍(ED)治疗难题，探索了Galectin-3(Gal-3)在CNI-ED发病机制中的关键作用。研究人员通过构建双侧CNI(BCNI)大鼠模型，发现ADSC来源的外泌体(ADSC-Exo)可通过递送miR-200c-5p抑制Gal-3表达，进而阻断TLR4/MyD88/NF-κB信号通路激活，减轻氧化应激和炎症纤维化级联反应，显著改善勃起功能。该研究为CNI-ED提供了新的治疗靶点和策略。

　　

前列腺癌是男性最常见的恶性肿瘤之一，根治性前列腺切除术(RP)是早期局限性前列腺癌的主要治疗方式。然而，手术过程中不可避免的海绵体神经(CN)损伤会导致勃起功能障碍(ED)的发生率高达81.2%。尽管神经保留技术不断进步，但术后ED问题仍未得到解决。海绵体神经损伤导致的勃起功能障碍(CNI-ED)占所有ED病例的14%以上，其病理生理机制尚未完全阐明。

长期神经损伤导致阴茎血流灌注减少和氧含量降低，海绵体慢性缺氧引发氧化应激，导致平滑肌细胞萎缩和凋亡，最终引起不可逆的纤维化。炎症、氧化应激和纤维化的相互作用促进了CNI-ED的进展。研究表明，双侧CNI(BCNI)后主要盆腔神经节(MPG)中促炎细胞因子和趋化因子增加，炎症特别是慢性炎症与纤维化密切相关。然而，如何调控CNI引起的炎症纤维化级联反应仍是亟待解决的关键问题。

Galectin-3(Gal-3)作为炎症和纤维化的重要介质，在心脏、肾脏和肺部纤维化中发挥关键作用。最近研究发现，Gal-3在糖尿病大鼠海绵体中的表达水平升高，抑制Gal-3可显著改善大鼠动脉性ED。然而，Gal-3在CNI-ED中的作用尚未有研究报道。

近年来，脂肪间充质干细胞来源的外泌体(ADSC-Exo)在ED治疗中展现出潜力。与骨髓或脐带来源的间充质干细胞外泌体相比，ADSC-Exo更易获取且产量更高，其强大的靶向能力和免疫调节特性使其非常适合治疗复杂组织损伤。然而，ADSC-Exo促进神经修复的机制尚未深入探索。

本研究假设Gal-3在CNI-ED的发生发展中起重要作用，通过构建BCNI大鼠模型，观察慢病毒和ADSC-Exo海绵体内注射后CN修复和勃起功能的变化，旨在探索Gal-3在CNI-ED中的作用及ADSC-Exo治疗改善CNI-ED的潜在分子机制。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：建立BCNI大鼠模型并通过海绵体内压力(ICP)、平均动脉压(MAP)和红外热成像(IRT)评估勃起功能；分离鉴定ADSC和ADSC-Exo；利用慢病毒载体调控Gal-3表达；采用Western blot、免疫荧光和流式细胞术分析分子机制；通过体外CN/MPG和海绵体组织块培养评估神经突生长和组织再生能力；使用双荧光素酶报告基因验证miR-200c-5p与Gal-3的靶向关系。实验使用60只12周龄雄性SD大鼠，来自济南鹏岳实验动物繁殖有限公司。

Gal-3在BCNI大鼠中表达上调

术后30天评估勃起功能发现，与假手术组相比，BCNI组大鼠最大ICP/MAP比值和总ICP值显著降低，红外热成像显示勃起时阴茎温度明显降低。Masson染色表明BCNI组海绵体平滑肌/胶原比例降低。Western blot分析显示BCNI组海绵体和MPG中Gal-3、TLR4和NF-κB p65表达水平显著高于假手术组。这些结果表明BCNI后勃起功能严重受损，Gal-3在蛋白水平显著上调。

Gal-3抑制增强BCNI大鼠的勃起功能

ICP和IRT测量显示，与BCNI组相比，BCNI+Gal-3KD组勃起功能显著恢复。Masson染色表明敲低Gal-3显著改善了BCNI大鼠阴茎海绵体纤维化。这些结果提示BCNI后下调海绵体中Gal-3表达有助于勃起功能恢复。

BCNI后下调Gal-3调控炎症纤维化级联

Western blot和免疫荧光分析显示，BCNI组和BCNI+Gal-3NC组Gal-3、TLR4、MyD88、NF-κB p65和TGF-β1表达水平显著高于假手术组。而Gal-3KD转染显著下调了Gal-3表达并逆转了炎症通路激活趋势。BCNI组收缩表型标志物α-SMA和Desmin显著降低，合成表型标志物HIF-1α和Collagen I显著增加。下调Gal-3显著抑制了CCSMCs的表型转化。ELISA检测显示BCNI+Gal-3KD组IL-6、TNF-α和Collagen III水平显著低于BCNI组。

调节Gal-3表达对H2O2诱导的CCSMCs的影响

H2O2或Gal-3OE干预后，CCSMCs活力降低，ROS水平升高。Western blot显示H2O2和H2O2+Gal-3OE组Gal-3、TLR4、MyD88、NF-κB p65、TGF-β1、HIF-1α和Collagen I表达显著升高，而收缩表型标志物α-SMA和Desmin显著降低。敲低Gal-3显著增强了H2O2处理下CCSMCs的活力，显著降低细胞内ROS水平，逆转了炎症纤维化级联的激活趋势。

调节Gal-3表达对H2O2诱导的SCs的影响

H2O2或Gal-3OE干预后，SCs活力下降，ROS水平升高。免疫荧光显示H2O2和H2O2+Gal-3OE组Gal-3、NF-κB p65、TGF-β1表达显著升高，nNOS表达显著降低。抑制Gal-3显著提高了H2O2暴露下SCs的存活率，显著降低细胞内ROS水平。

ADSC-Exo增强BCNI后勃起功能

IVIS成像系统证实ADSC-Exo成功注入阴茎海绵体。ICP和IRT评估显示BCNI组勃起功能显著下降，而ADSC-Exo治疗显著改善勃起功能。Masson染色表明BCNI+ADSC-Exo组平滑肌/胶原比例显著增加。TEM显示BCNI组CN髓鞘碎片减少，完整轴突减少，而ADSC-Exo治疗后可见再生轴突，尺寸减小，髓鞘变薄。

ADSC-Exo增强H2O2干预后海绵体组织和神经突生长

体外实验表明，H2O2干预显著抑制海绵体组织和CN/MPG外植体生长。定量分析显示，与H2O2组相比，ADSC-Exo组海绵体组织再生面积增加倍数显著更高。CN/MPG神经突数量和长度测量显示，ADSC-Exo组CN末端轴突生长长度和密度显著增加。

ADSC-Exo通过抑制Gal-3和炎症纤维化级联改善BCNI大鼠勃起功能

Western blot分析显示，与假手术组相比，BCNI组Gal-3、TLR4、MyD88、NF-κB p65和TGF-β1显著升高。ADSC-Exo干预后，Gal-3表达显著下调，TLR4/MyD88/NF-κB通路激活被抑制。BCNI组收缩表型标志物α-SMA和Desmin显著降低，合成表型标志物HIF-1α和Collagen I显著升高。ADSC-Exo注射后，CCSMCs的表型转化被显著抑制。ADSC-Exo有效缓解了BCNI诱导的炎症细胞因子和纤维化标志物升高。

ADSC-Exo治疗逆转H2O2干预后CCSMCs和SCs中Gal-3表达上调

免疫荧光显示H2O2+ADSC-Exo组Gal-3相对荧光强度显著低于H2O2组。Western blot表明ADSC-Exo治疗显著逆转了H2O2诱导的Gal-3、TLR4、MyD88、NF-κB p65、TGF-β1和HIF-1α上调以及Desmin下调。在SCs中，H2O2+ADSC-Exo组Gal-3、MyD88、NF-κB p65、TGF-β1和HIF-1α表达水平显著降低，而nNOS表达显著升高。

ADSC-Exo调控Gal-3表达的机制可能与携带的miRNA有关

生物信息学分析预测miR-200c-5p与Gal-3可能存在关联，表明Lgals3可能是miR-200c-5p的潜在靶点。双荧光素酶报告基因检测显示，miR-200c-5p模拟物抑制WT组荧光素酶活性，但对MUT无影响。添加miR-200c-5p模拟物抑制了Gal-3表达。此外，H2O2+模拟物组ROS水平显著低于H2O2组。

本研究首次报道了Gal-3在CNI-ED发展中的重要作用。研究结果表明，CNI后Gal-3表达上调通过触发氧化应激和炎症纤维化级联促进CNI-ED的发病机制。更重要的是，ADSC-Exo改善CNI-ED的机制也与抑制Gal-3有关。抑制Gal-3为CNI-ED提供了有前景的治疗策略。

该研究的创新点在于首次阐明了Gal-3在CNI-ED中的关键作用，并揭示了ADSC-Exo通过递送miR-200c-5p抑制Gal-3表达的治疗机制。这不仅为CNI-ED的治疗提供了新的靶点，也为ADSC-Exo的临床应用提供了理论依据。然而，研究仍存在一些局限性，如未使用Gal-3抑制剂进行验证、未探讨巨噬细胞在炎症纤维化级联中的作用等。未来研究将通过大动物模型进一步验证结果，促进ADSC-Exo治疗的临床转化。

该研究发表于《Stem Cell Research & Therapy》，为CNI-ED的治疗提供了新的思路和策略，具有重要的理论意义和临床价值。通过抑制Gal-3调控氧化应激和炎症纤维化级联，为神经损伤性ED的治疗开辟了新的途径。