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为探究线粒体衍生囊泡（MDVs）在细胞间通讯及促进成骨分化中的作用，研究人员从不同成骨培养天数的骨髓基质细胞（BMSCs）中提取 MDVs 并与 BMSCs 共培养。结果发现 MDVs 可促进 BMSCs 成骨分化，但也会激活免疫反应。该研究为骨再生治疗提供了新方向。
在骨骼发育的奇妙旅程中，成骨过程就像一场精心编排的交响乐，每一个环节都至关重要。成骨细胞如同勤劳的工匠，合成并沉积有机基质，随后促使其矿化，构建起坚固的骨骼框架。近年来，线粒体在这场 “交响乐” 中的角色逐渐受到关注，它不仅为细胞活动提供能量，还通过多种途径助力矿化基质的形成。在这个过程中，线粒体衍生囊泡（MDVs）悄然出现，它就像细胞间传递信息的 “小邮差”，承载着线粒体的部分 “使命”。然而，MDVs 在细胞间通讯以及促进成骨分化方面的作用却如同迷雾，亟待揭开。为了解开这层迷雾，来自暨南大学附属广东省第二人民医院等机构的研究人员开展了一项深入研究，相关成果发表在《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，从 2 周龄雄性 SD 大鼠中提取骨髓基质细胞（BMSCs）并进行培养，构建不同成骨分化状态的细胞模型。然后，运用差速离心和免疫沉淀技术从细胞培养上清中分离 MDVs，利用纳米颗粒跟踪分析（NTA）、蛋白质浓度测定（BCA）、透射电子显微镜（TEM）、蛋白质免疫印迹（Western blot）等方法对 MDVs 进行表征。此外，还通过茜素红染色、实时定量聚合酶链反应（qRT-PCR）、活性氧（ROS）荧光染色、细胞活力检测、ATP 生成检测等实验，探究 MDVs 对 BMSCs 成骨分化、炎症反应和代谢功能的影响。
研究结果如下：
- MDVs 的分离与表征：从 BMSCs 成功分离出 MDVs，其粒径主要集中在 50 - 100nm，呈杯状双层膜结构，表达 MDVs 标记蛋白 Tomm20、Tim44、Vdac1、Cd63 等。在成骨分化后期，BMSCs 分泌的 MDVs 数量显著增加，且 MDV-OM 组（成骨诱导培养基培养的 BMSCs 分泌的 MDVs）的线粒体 DNA（mtDNA）含量在培养中期和后期明显高于 MDV-PM 组（增殖培养基培养的 BMSCs 分泌的 MDVs）。
- MDVs 对 BMSCs 炎症反应的影响：与 BMSCs 共培养后，MDV-OM14 和 MDV-OM21 组显著增加 ROS 产生，降低细胞活力，促进炎症相关基因 cGas、Sting、Caspase-9、Il-6 和 Tnf-α 的表达，激活 cGAS-STING 通路，加剧细胞氧化应激和死亡，而 MDV-PM7 和 MDV-OM7 组影响较小。
- MDVs 对 BMSCs 成骨分化的影响：MDV-OMs 能有效促进 BMSCs 的成骨分化，其中 MDV-OM14 和 MDV-OM21 组作用更为显著。通过茜素红染色和 qRT-PCR 检测发现，这些组的细胞矿化结节增多，成骨相关基因 Ocn、Runx2、Opn 和 Col-1 表达上调。
- MDVs 对 BMSCs 代谢功能的影响：MDV-OM14 和 MDV-OM21 组共培养的 BMSCs 中，ATP 生成增加，乳酸生成减少，己糖激酶（HK）活性增强，三羧酸循环（TCA）酶 mRNA 表达上调，线粒体膜电位升高，表明 MDVs 促进了 BMSCs 的有氧糖代谢和氧化磷酸化。
研究结论和讨论部分表明，MDVs 在成骨分化过程中扮演着复杂的角色，具有双重影响。一方面，它能促进成骨分化，为骨再生治疗提供了潜在的新策略；另一方面，携带 mtDNA 的 MDVs 会激活免疫反应，可能对细胞产生不利影响，如诱导细胞凋亡和氧化应激。MDV-OM7 相对安全，有潜力作为成骨分化的囊泡治疗剂。未来研究需要进一步明确 MDVs 作用的具体机制，评估其在体内的成骨效果和生物安全性，为临床应用奠定坚实基础。这项研究为深入理解成骨分化机制以及开发新型骨再生治疗方法提供了重要依据，开启了 MDVs 在骨组织工程领域应用研究的新征程。
