间充质干细胞外泌体miR-203a-3p通过靶向ID4和MyD88通路缓解支气管肺发育不良的凋亡与炎症

本研究针对早产儿支气管肺发育不良（BPD）高死亡率及长期并发症问题，开展间充质干细胞外泌体（MSC-EVs）治疗机制研究。团队发现miR-203a-3p作为关键效应分子，通过靶向抑制ID4（抑制分化蛋白4）和MyD88（髓样分化初级反应蛋白88），显著减轻高氧诱导的肺泡细胞凋亡和脂多糖引发的炎症反应。该研究不仅阐明MSC-EVs的治疗新机制，更为BPD治疗提供新型miRNA靶向策略，具有重要临床转化价值。

　　

在新生儿重症监护病房中，早产儿们正面临着一场无声的战斗——支气管肺发育不良（Bronchopulmonary Dysplasia, BPD）的威胁。随着医疗技术的进步，早产儿存活率显著提高，但BPD的发病率却呈上升趋势，成为导致早产儿死亡和长期并发症的主要原因。这种慢性肺疾病的特征是肺部炎症和损伤，其发病机制复杂多元，包括机械通气、氧疗、感染等多种因素。特别是早产儿突然暴露于高浓度氧气环境所产生的氧化应激，会引发肺损伤和炎症，这些都是BPD发生的主要诱因。

目前针对BPD的有效治疗方法十分有限，但再生医学领域的最新进展带来了希望。间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）因其抗氧化和抗炎特性，在各种肺损伤治疗中显示出良好的治疗效果。有趣的是，MSCs的功能主要归因于其旁分泌作用，即通过分泌生物活性分子来发挥作用，而这一过程部分是由细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）介导的。

外泌体是脂质双层膜颗粒，大小通常在100-1,000纳米之间，由多种细胞包括MSCs分泌。它们通过传递蛋白质、脂质和microRNAs（miRNAs）等生物活性分子，在细胞间通讯中发挥重要作用。在所有这些分子中，miRNAs因其能够转录后调控基因表达而受到广泛关注。近年来，MSC来源的EVs在治疗BPD方面显示出巨大潜力，而其中的miRNAs被认为是发挥治疗作用的关键成分。

在这项发表于《Stem Cell Research & Therapy》的研究中，An Hyunji和Kim Young-Eun等研究人员深入探索了MSC-EVs治疗BPD的分子机制，特别聚焦于miR-203a-3p在这一过程中的重要作用。

研究人员通过体内BPD动物模型证实MSC-EVs对高氧诱导的肺损伤具有保护作用。实验使用新生Sprague-Dawley大鼠，将其暴露于90%高氧环境中建立BPD模型，并通过气管内给药方式给予MSC-EVs治疗。形态计量学分析显示，MSC-EVs治疗显著改善了高氧引起的肺泡发育异常，降低了平均肺泡体积（MAV），改善了肺血管生成，减少了炎症细胞浸润和凋亡细胞数量。

在分子机制研究方面，团队采用Western blot、RT-qPCR、Ago2 RNA免疫沉淀和荧光素酶报告基因 assay等技术手段。研究发现miR-203a-3p在MSC-EVs中含量丰富，且能够通过靶向ID4（Inhibitor of Differentiation 4）抑制H₂O₂诱导的细胞凋亡，同时通过靶向MyD88（Myeloid Differentiation Primary Response 88）抑制LPS诱导的炎症细胞因子表达。实验证明，使用miR-203a-3p抑制剂能够消除MSC-EVs的保护作用，而含有miR-203a-3p模拟物的EVs则表现出更强的抗凋亡和抗炎效果。

研究还通过工程化改造HEK293T细胞来源的EVs，使其富含miR-203a-3p，进一步证实了提高EVs中miR-203a-3p含量能够增强其治疗效果。这些工程化EVs在抑制细胞凋亡和炎症反应方面表现出比普通MSC-EVs更好的效果。

主要技术方法

研究使用人华通胶来源间充质干细胞（IRB批准号：2016-07102-043），通过切向流过滤系统分离EVs。采用纳米粒子追踪分析（NTA）表征EVs，通过Western blot检测标志物（TSG101、FLOT-1阳性，GM130阴性）。体内实验使用Sprague-Dawley大鼠高氧BPD模型，体外研究采用A549肺上皮细胞和RAW264.7巨噬细胞系，分别建立H₂O₂凋亡模型和LPS炎症模型。通过miRNA测序筛选差异表达miRNA，运用Ago2 RIP和双荧光素酶报告基因验证miRNA与靶基因互作。

MSC-derived EVs attenuated lung injuries induced by hyperoxia

通过体内BPD模型研究发现，MSC来源的EVs能够显著减轻高氧诱导的肺损伤。高氧组大鼠表现出肺泡明显扩大和形态不规则，平均肺泡体积（MAV）显著增加，表明高氧损害了肺泡发育。而EVs治疗显著改善了这些病理变化，同时改善了肺血管生成，减少了炎症细胞（ED1(+)细胞）和凋亡细胞（TUNEL(+)细胞）数量。

MiR-203a-3p in MSC-derived EVs inhibited H₂O₂-induced apoptotic cell death

研究发现miR-203a-3p在MSC-EVs中具有抗凋亡作用。H₂O₂处理导致A549细胞中miR-203a-3p表达降低，而EVs共处理可恢复其表达水平。过表达miR-203a-3p能抑制H₂O₂诱导的PARP裂解并增加Bcl-2表达，而抑制miR-203a-3p则消除了MSC-EVs的保护作用。

miR-203a-3p in MSC-derived EVs exhibited anti-apoptotic effect by suppressing inhibitor of differentiation 4(ID4)

机制研究表明，miR-203a-3p通过靶向ID4发挥抗凋亡作用。H₂O₂处理增加ID4蛋白和mRNA表达，而miR-203a-3p过表达或EVs处理可抑制这种增加。Ago2 RIP和荧光素酶报告实验证实miR-203a-3p直接结合ID4 mRNA的3'UTR区域。敲低ID4可抑制H₂O₂诱导的细胞凋亡。

miR-203a-3p in MSC-derived EVs inhibited LPS-induced upregulation of inflammatory cytokines by suppressing MyD88

在炎症方面，miR-203a-3p通过靶向MyD88抑制炎症反应。LPS处理降低RAW264.7细胞中miR-203a-3p表达，增加MyD88表达和NF-κB通路活化。miR-203a-3p过表达或EVs处理可抑制MyD88表达和NF-κB活化，减少IL-1β和IL-6等炎症因子表达。

Elevation of miR-203a-3p enhances the efficacy of MSC-derived EVs

研究还发现，提高EVs中miR-203a-3p含量可增强其治疗效果。富含miR-203a-3p的EVs在抑制细胞凋亡（降低cleaved PARP和ID4表达）和炎症反应（抑制NF-κB活化和炎症因子表达）方面比普通EVs效果更好。

本研究揭示了MSC来源EVs通过传递miR-203a-3p缓解BPD的新机制。miR-203a-3p通过靶向ID4抑制高氧诱导的肺泡细胞凋亡，同时通过靶向MyD88抑制炎症反应，从而改善BPD病理进程。这些发现不仅阐明了MSC-EVs治疗BPD的分子机制，还为开发基于miRNA的EVs治疗策略提供了理论依据。研究人员成功构建了富含miR-203a-3p的工程化EVs，证实其具有更好的治疗效果，这为BPD及其他炎症性疾病的治疗提供了新的方向。

该研究的重要意义在于将干细胞治疗、外泌体技术和miRNA调控网络有机结合，为临床治疗BPD提供了新思路。相比传统的干细胞移植，EVs治疗具有更低的免疫原性和更好的安全性，而miR-203a-3p作为关键治疗分子，其靶向ID4和MyD88的双重调控机制为开发精准治疗方案奠定了基础。未来研究可进一步探索基于miR-203a-3p的EVs制剂在临床中的应用前景，以及其在其他炎症相关疾病中的治疗潜力。