工程化的ZFP36过表达AC16细胞来源细胞外囊泡可减轻铁死亡相关的内皮损伤并实现NiTi血管界面的功能化

《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：Engineered ZFP36-overexpressing AC16 cell-derived extracellular vesicles attenuate ferroptosis-related endothelial injury and functionalize NiTi vascular interfaces

　　

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  ZFP36被选为供体细胞工程的MI相关候选因子。
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  ZFP36^OE-EV减轻了RSL3诱导的铁死亡相关内皮损伤。
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  ZFP36^OE-EV在小鼠MI模型中显示出有益的生物活性。
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  EV功能化的NiTi界面改善了植入后的血管愈合。

引言

尽管急性再灌注治疗取得了进展，心肌梗死（MI）仍与显著的长期心血管发病率和死亡率相关[1], [2]。除了心肌损伤外，MI还伴随内皮和微血管功能障碍，这些障碍可能在急性事件后持续存在，并导致组织修复受损和心血管结局不良[3], [4]。因此，同时针对心肌损伤和血管修复的策略可能为改善MI后恢复提供额外的机会。铁死亡是一种以过度脂质过氧化为特征的铁依赖性调控性细胞死亡形式，已被证实与心血管损伤有关。在MI后微环境中，铁死亡相关应激可能导致心肌细胞损伤和内皮功能障碍，从而加重心肌损伤并破坏血管稳态[5], [6]。

细胞外囊泡（EVs）携带蛋白质、核酸和其他生物活性分子，作为细胞间通信的重要介导者，可能提供一种在细胞之间传递保护性信号的手段[7], [8]。心肌细胞来源的EVs可调节内皮功能并参与缺血性心脏损伤后的心肌细胞-内皮细胞通讯[9], [10]。然而，工程化心脏细胞衍生的EVs是否能够减轻铁死亡相关的内皮损伤仍有待确定。对MI相关转录组数据集的生物信息学分析将ZFP36鉴定为一个与铁死亡相关过程相关的MI关联候选因子。ZFP36是一种RNA结合蛋白，参与转录后调控，并与细胞应激及铁死亡相关反应有关[11], [12]。这些观察为将ZFP36作为供体细胞工程的候选因子提供了依据。

在接受冠状动脉介入治疗的心肌梗死患者中，心肌恢复和治疗血管的愈合代表心血管修复中相关但不同的两个方面。药物洗脱支架能有效抑制过度的平滑肌细胞增殖，但内皮恢复延迟和血管愈合缓慢仍是植入后的重要问题[13]。植入材料的表面功能化提供了向血管界面引入额外生物活性的机会。镍钛（NiTi）合金因其有利的机械性能，包括超弹性和形状记忆行为，而被用于血管器械[14]，而表面功能化则为进一步提高其生物学性能提供了可能。先前的研究表明，将EVs固定在心血管生物材料表面可以改善内皮反应，而钛的表面功能化可以调节EVs的保留和释放[15], [16]。因此，将工程化EVs整合到改性植入物表面可能为增强内皮修复和支持植入后血管愈合提供一条途径。

在本研究中，我们从ZFP36过表达的AC16细胞中制备了EVs（ZFP36^OE-EV），并研究了它们在RSL3诱导的内皮损伤模型和小鼠MI模型中的保护效应。我们进一步将ZFP36^OE-EV整合到聚多巴胺/透明质酸（PDA/HA）改性的NiTi表面，开发了一种EV功能化的血管界面。该界面的生物学性能在直接细胞-材料接触条件下以及大鼠股动脉损伤/NiTi植入模型中进行了评估，重点关注内皮恢复、局部炎症激活、VSMC相关重塑和脂质过氧化相关血管损伤。因此，本研究考察了ZFP36^OE-EV在内皮和心肌损伤环境中的生物活性，并进一步探索了使用相同的工程化EV制剂对NiTi血管界面进行功能化的可行性。

章节摘要

材料与方法

主要实验步骤总结如下，其他方法学细节详见补充方法。

ZFP36作为MI相关候选基因的鉴定与验证

我们分析了公开可用的转录组数据集，以鉴定可能参与铁死亡相关过程的心肌梗死（MI）相关候选基因。进行WGCNA以识别MI相关共表达模块，随后与经过整理的铁死亡相关基因集进行交集分析。重叠基因进一步使用机器学习方法进行优先级排序，最终选择ZFP36、ACSL1和GABARAPL1作为实验验证的候选基因

结论

总之，来源于ZFP36过表达AC16细胞的EVs在体外减轻了RSL3诱导的铁死亡相关内皮损伤，并在小鼠MI模型中改善了心脏功能并减少了心肌纤维化。当将其整合到PDA/HA改性的NiTi表面时，这些EVs形成了生物活性涂层，改善了内皮恢复，减少了局部炎症激活，并减轻了脂质过氧化相关的血管损伤。该涂层还与VSMC相关

动物实验对象

本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。

本研究已获得郑州大学实验动物中心福利与伦理审查委员会批准。

（批准号：ZZU-LAC20260522 [12]）

写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在本工作的撰写过程中，作者仅使用ChatGPT（OpenAI）辅助语言润色、语法修正和可读性改进。该工具未用于生成研究数据、进行统计分析、创建原始实验图像或得出科学结论。使用该工具后，作者仔细审阅并编辑了所有AI辅助内容，并对手稿的最终版本承担全部责任。

数据可用性声明

本研究分析的公开可用转录组数据集可从NCBI基因表达综合数据库获取，登录号为GSE66360和GSE48060。本研究中产生的实验数据可在合理请求下从通讯作者李德敏处获取。

利益冲突披露

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。所有作者均已审阅并批准本声明。

CRediT作者贡献声明

Yang Lu：验证、方法学、调查研究、数据整理。Junnan Tang：写作 – 审阅与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念化。Yachen Hou：写作 – 审阅与编辑、可视化、验证、方法学、调查研究、形式分析。Ge Zhang：验证、软件、调查研究。Pengchong Du：验证、调查研究、形式分析、数据整理。Ke Hu：可视化、数据整理。Yan Lv：验证、资源、调查研究。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。

致谢

作者衷心感谢以下项目的财政支持：河南省科技创新尖兵人才团队建设项目（编号：254000510006）；郑州大学第一附属医院科技创新团队项目（编号：ZYCXTD2023008）；河南省医学科技研究计划联合项目（编号：LHGJ20240225）。

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