Circ Res：IL-10缺乏/炎癥通過ILK富集抑制內(nèi)皮祖細胞外泌體的心肌修復(fù)作用

   近日，美國天普大學(xué)Raj Kishore教授研究組在Circulation Research雜志（影響因子15.862）上發(fā)表文章“Interleukin-10 Deficiency Alters Endothelial Progenitor Cell -Derived Exosome Reparative Effect on Myocardial Repair via Integrin-Linked Kinase Enrichment”，報道了ILK通過激活NF-κB途徑在EPC-外泌體介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)中的重要作用。敲低“發(fā)炎”外泌體中的ILK會減弱ILK富集的外泌體介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，抑制NF-κB途徑的活化并增強缺血性心臟中EPC衍生的外泌體的修復(fù)活性。

該研究的新意：
1.IL-10基因敲除小鼠（全身性炎癥）的外泌體失去了修復(fù)活性。
2.炎癥會改變EPC外泌體的蛋白質(zhì)組成，包括整合素連接激酶（ILK）的富集。
3.富含ILK的外泌體激活受體細胞中的NF-κB信號傳導(dǎo)并誘導(dǎo)炎癥基因表達。
4.小干擾RNA（siRNA）介導(dǎo)的IL-10 KO EPC中ILK的敲除可恢復(fù)其心臟修復(fù)能力
思維導(dǎo)圖：

結(jié)果:
一、IL10KO EPC的外泌體在功能上是惰性的
   為了評估在IL-10缺乏下EPC衍生的外泌體功能障礙，在AMI小鼠模型中進行了心肌內(nèi)注射WT-EPC-Exo，IL-10KO EPC-Exo或PBS。與表現(xiàn)出修復(fù)活性的WT-EPC外泌體相比，IL-10缺陷型EPC的外泌體失去了心肌修復(fù)，血管生成和細胞存活的活性。

                                      圖1. IL-10KO-EPC-Exo不能改善MI后心臟修復(fù)

二、IL-10缺乏隨著ILK的富集而改變了EPC外泌體蛋白質(zhì)含量
   為了了解外泌體之間的差異蛋白貨物是否可能參與了明顯相反的生物活性，進行了質(zhì)譜分析以評估WT EPC-Exo和IL-10KO-EPC-Exo的蛋白質(zhì)含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，炎癥刺激改變了細胞來源的外泌體蛋白含量，并且ILK通常富含發(fā)炎的外泌體，表明其在介導(dǎo)炎癥反應(yīng)中的潛在作用。

                                      圖2. IL-10KO-EPC-Exo和MCEC +TNFα-Exo中的ILK富集

三、富含ILK的外泌體激活受體細胞中的NF-κB途徑
   為了闡明富含ILK的外泌體在介導(dǎo)炎癥反應(yīng)中的作用，將MCEC用MCEC-Exo，MCEC +TNFα-Exo，PBS或TNFα處理。結(jié)果表明富含ILK的外泌體激活受體細胞中的NFκB途徑，并通過增強炎癥基因表達而增強了炎癥反應(yīng)。

                                       圖3. MCEC +TNFα-Exo激活的NF-?B核易位

                                       圖4. MCEC +TNFα-Exo激活的NFκB信號通路

四、LK敲低外泌體顯示減弱的NFκB激活作用
   為了證實富含ILK的外泌體在激活受體細胞中炎癥反應(yīng)中的作用，在分離外泌體之前，將siRNA策略用于細胞中ILK的抑制。結(jié)果表明富含ILK的外泌體通過NFκB激活激活受體細胞的炎癥反應(yīng)。在外泌體中阻斷ILK可成功抑制受體細胞中的NFκB活化和炎癥反應(yīng)。

                                          圖5. ILK敲低外泌體抑制NF-?B核易位

                                      圖6. ILK敲低的外泌體減弱了NFκB信號通路的激活

五、在體外，MCEC +TNFα-Exo中的ILK抑制挽救了它們的血管生成活性
   先前實驗已經(jīng)證明IL-10KO-EPC-Exo在體外可抑制內(nèi)皮細胞的管形成能力。用MCEC +TNFα-Exo處理觀察到對EC小管發(fā)生的類似抑制作用。相反，ILKKD-Exo處理顯著增強了內(nèi)皮細胞的管形成和血管生成能力（圖7A和7B）。因此，通過ILK敲低減弱了炎癥性外泌體誘導(dǎo)的對血管生成的抑制作用。

                                   圖7. MCEC +TNFα-Exo中的ILK抑制可挽救血管生成功能障礙

六、L-10KO-EPC-Exo中的ILK敲除在體內(nèi)挽救了它們的修復(fù)活性
   為了進一步研究ILK敲除外泌體在缺血性心臟修復(fù)中的功能，對IL-10KO-EPC進行了相同的siRNA策略，并收集了ILK-KD-EPC-Exo用于小鼠AMI模型的體內(nèi)治療，并直接比較了IL-10KO EPC的ILK-KD exo與IL10-KO-EPC-exo的特性。數(shù)據(jù)表明，ILK敲除成功地挽救了IL-10缺乏/炎癥引起的EPC外泌體功能障礙。

                                   圖8. IL-10KO-EPC-Exo挽救的心臟修復(fù)和再生功能障礙中的ILK降低
結(jié)論：
   IL-10缺乏/發(fā)炎通過上調(diào)外泌體中ILK的富集和受體細胞中ILK介導(dǎo)的NF-?B途徑的激活而改變了EPC衍生的外泌體功能，含量和對心肌修復(fù)的治療作用，而外泌體中的ILK敲低減弱了NF-?B的激活并降低了炎癥反應(yīng)。該研究為炎癥如何改變干細胞外泌體介導(dǎo)的心臟修復(fù)提供了新的認識，并將ILK鑒定為可改善基于祖細胞外泌體的心臟療法的靶激酶。
參考文獻：
   Yue Y, Wang C, Benedict CL, Huang G, Truongcao MM, Roy R, Cimini M, Garikipati VNS, Cheng Z, Koch WJ, Kishore R. Interleukin-10 Deficiency Alters Endothelial Progenitor Cell -Derived Exosome Reparative Effect on Myocardial Repair via Integrin-Linked Kinase Enrichment. Circulation Research. 2019 Dec 9. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.119.315829. [Epub ahead of print]  IF=15.862