DOI: https://doi.org/10.1536/ihj.25-398
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41621912
تاريخ النشر: 2026-01-30
المؤلف: Zhuyuan Liu وآخرون
الموضوع الرئيسي: الحويصلات خارج الخلوية في الأمراض
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة دور الميكرو RNA-223-3p (miR-223-3p) المستمد من خلايا جذعية مشتقة من الدهون (ADSCs) في التخفيف من إصابة نقص التروية / إعادة التروية القلبية (MI/RI)، وبشكل خاص في إصابات خلايا H9c2 الناتجة عن نقص الأكسجة / إعادة الأكسجة (H/R). تُظهر الأبحاث أن الإكسوزومات المستمدة من ADSC (ADSC-Exo)، التي تتميز بشكلها الكروي، وغشاءها السليم، وقطرها المتوسط البالغ 110 نانومتر، تعزز بشكل كبير من حيوية الخلايا، وتكاثرها، ومستويات الجلوتاثيون (GSH) وإنزيم الجلوتاثيون بيروكسيداز 4 (GPX4)، بينما تقلل من موت الخلايا المبرمج، وأنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، ومالونديالديهايد (MDA)، ومستويات الحديد (Fe²⁺) في خلايا H9c2.
علاوة على ذلك، تكشف الدراسة أن التعبير المفرط عن miR-223-3p في ADSC-Exo يعزز هذه التأثيرات الوقائية، بينما يعاكس التعبير المفرط عن مستقبل الترانسفيرين (TFRC) في خلايا H9c2 الفوائد التي يمنحها miR-223-3p. ومن الجدير بالذكر أن miR-223-3p يستهدف وينظم سلبًا TFRC، مما يشير إلى آلية من خلالها يخفف miR-223-3p المستمد من الإكسوزومات من الفيروبتوز الناتج عن H/R في خلايا H9c2. تسلط هذه النتائج الضوء على إمكانية miR-223-3p المستمد من الإكسوزومات كهدف علاجي للعلاج السريري لـ MI/RI.
الطرق
في هذه الدراسة، تم زراعة خلايا جذعية مشتقة من الدهون (ADSCs) وخلايا H9c2 تحت ظروف محددة لإنشاء نموذج نقص الأكسجة / إعادة الأكسجة (H/R). تم الحصول على ADSCs من Proccell وخلايا H9c2 من بنك خلايا الأكاديمية الصينية للعلوم، وكلاهما مزروع في وسط دلبوكو المعدل (DMEM) عالي الجلوكوز مع إضافة 10% من مصل الجنين البقري (FBS) والمضادات الحيوية، وتم الحفاظ عليه عند 37 درجة مئوية في جو يحتوي على 5% CO2.
تم تطوير نموذج H/R لخلايا H9c2 من خلال تعريض الخلايا أولاً لظروف نقص الأكسجة (94% N2، 5% CO2، و1% O2) لمدة 8 ساعات، باستخدام DMEM خالي من الجلوكوز بدون FBS. بعد هذه المرحلة من نقص الأكسجة، تم إعادة الخلايا إلى ظروف طبيعية لمدة 12 ساعة إضافية. تتماشى هذه المنهجية مع البروتوكولات التي تم تأسيسها سابقًا، مما يسمح بالتحقيق في استجابات الخلايا لضغوط H/R.
النتائج
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تحديد واستيعاب الإكسوزومات المستمدة من خلايا جذعية مشتقة من الدهون (ADSC-Exo). تم استخدام المجهر الإلكتروني الناقل (TEM)، وتحليل تتبع الجسيمات النانوية (NTA)، والاختبارات الغربية لتوصيف الجسيمات المستخرجة، التي أظهرت بشكل رئيسي شكلًا كرويًا بقطر متوسط يبلغ 110 نانومتر، متوافقًا مع معايير الإكسوزومات. تم تأكيد وجود علامات إكسوزومية إيجابية CD9 وCD63، بينما كانت العلامة السلبية Calnexin غائبة، مما يؤكد أن الجسيمات المستخرجة كانت بالفعل إكسوزومات. علاوة على ذلك، أظهرت تجارب الزراعة المشتركة أن عددًا كبيرًا من ADSC-Exo تم استيعابه بواسطة خلايا H9c2 بعد 24 ساعة.
بالإضافة إلى ذلك، استكشفت الدراسة دور miR-223-3p المستمد من الإكسوزومات في تنظيم تعبير مستقبل الترانسفيرين (TFRC) في خلايا H9c2. وُجد أن مستويات miR-223-3p كانت مرتفعة بشكل كبير (P < 0.01)، مما أدى إلى انخفاض متناسب في مستويات mRNA وprotein لـ TFRC (P < 0.01). أظهر التعبير المفرط عن TFRC أنه يعكس الانخفاض في تعبير TFRC الناتج عن miR-223-3p (P < 0.0001)، مما يشير إلى أن TFRC هو هدف سفلي يتم تنظيمه سلبًا بواسطة miR-223-3p. دعمت اختبارات ثنائي اللكيفيراز هذه الفرضية، كاشفة أن miR-223-3p يستهدف TFRC مباشرة، كما يتضح من انخفاض نشاط اللكيفيراز في الخلايا التي تم نقلها مع UTR 3' لـ TFRC من النوع البري مقارنة بالطفرة. تشير هذه النتائج مجتمعة إلى أن miR-223-3p يلعب دورًا حاسمًا في تعديل تعبير TFRC في خلايا H9c2 من خلال الاستهداف المباشر.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على أهمية إكسوزومات خلايا جذعية مشتقة من الدهون (ADSC-Exo) في التخفيف من إصابة نقص التروية / إعادة التروية (MI/RI) في خلايا العضلة القلبية، مع التركيز بشكل خاص على دور الميكرو RNA-223-3p (miR-223-3p). تؤكد الدراسة أن ADSC-Exo يمكن أن تخفف من إصابات خلايا H9c2 الناتجة عن نقص الأكسجة / إعادة الأكسجة (H/R) من خلال تعزيز حيوية الخلايا وتكاثرها بينما تقلل من موت الخلايا المبرمج. يُعزى هذا التأثير الوقائي إلى قدرة ADSC-Exo على تقليل أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، ومالونديالديهايد (MDA)، ومستويات الحديد، بينما تزيد من تعبير الجلوتاثيون (GSH) وإنزيم الجلوتاثيون بيروكسيداز 4 (GPX4)، مما يخفف من الإجهاد التأكسدي والفيروبتوز.
علاوة على ذلك، تشير النتائج إلى أن miR-223-3p داخل ADSC-Exo يلعب دورًا حاسمًا في هذه الآلية الوقائية من خلال تثبيط مستقبل الترانسفيرين (TFRC)، الذي يرتبط بزيادة امتصاص الحديد والفيروبتوز. تؤسس الدراسة علاقة مباشرة بين miR-223-3p وTFRC، مدعومة باختبارات تقرير ثنائي اللكيفيراز. على الرغم من النتائج الواعدة في المختبر، يعترف المؤلفون بالحاجة إلى مزيد من التحقق في الجسم الحي واستكشاف الآليات التنظيمية العليا، مثل RNAs الدائرية، لفهم الإمكانات العلاجية لـ ADSC-Exo وmiR-223-3p في السياقات السريرية لعلاج MI/RI بشكل كامل. بالإضافة إلى ذلك، تؤكد المناقشة على التحديات المتعلقة بالجرعات، والتوصيل، وسلامة الإكسوزومات المستمدة من ADSC، داعية إلى مزيد من البحث لتحسين هذه العوامل لتطبيقات علاجية فعالة.
DOI: https://doi.org/10.1536/ihj.25-398
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41621912
Publication Date: 2026-01-30
Author(s): Zhuyuan Liu et al.
Primary Topic: Extracellular vesicles in disease
Overview
This study investigates the role of exosomal microRNA-223-3p (miR-223-3p) derived from adipose-derived stem cells (ADSCs) in mitigating myocardial ischemia-reperfusion injury (MI/RI), specifically in hypoxia/reoxygenation (H/R)-induced H9c2 cell injuries. The research demonstrates that ADSC-derived exosomes (ADSC-Exo), characterized by their spherical shape, intact membrane, and an average diameter of 110 nm, significantly enhance cell viability, proliferation, and levels of glutathione (GSH) and glutathione peroxidase 4 (GPX4), while reducing apoptosis, reactive oxygen species (ROS), malondialdehyde (MDA), and iron levels (Fe²⁺) in H9c2 cells.
Furthermore, the study reveals that overexpression of miR-223-3p in ADSC-Exo amplifies these protective effects, while the overexpression of transferrin receptor (TFRC) in H9c2 cells counteracts the benefits conferred by miR-223-3p. Notably, miR-223-3p is shown to target and negatively regulate TFRC, suggesting a mechanism through which exosomal miR-223-3p alleviates H/R-induced ferroptosis in H9c2 cells. These findings highlight the potential of exosomal miR-223-3p as a therapeutic target for the clinical treatment of MI/RI.
Methods
In this study, adipose-derived stem cells (ADSCs) and H9c2 cells were cultured under specific conditions to establish a hypoxia/reoxygenation (H/R) model. ADSCs were sourced from Proccell and H9c2 cells from the Chinese Academy of Sciences Cell Bank, both cultured in high-glucose Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM) supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS) and antibiotics, maintained at 37°C in a 5% CO2 atmosphere.
The H/R model for H9c2 cells was developed by first exposing the cells to hypoxic conditions (94% N2, 5% CO2, and 1% O2) for 8 hours, using glucose-free DMEM without FBS. Following this hypoxic phase, the cells were returned to normoxic conditions for an additional 12 hours. This methodology is consistent with previously established protocols, allowing for the investigation of cellular responses to H/R stress.
Results
In this study, the identification and internalization of exosomes derived from adipose-derived stem cells (ADSC-Exo) were investigated. The extracted particles, characterized using transmission electron microscopy (TEM), nanoparticle tracking analysis (NTA), and Western blotting, predominantly exhibited a spherical shape with an average diameter of 110 nm, consistent with exosomal standards. The presence of positive exosomal markers CD9 and CD63 was confirmed, while the negative marker Calnexin was absent, affirming that the extracted particles were indeed exosomes. Furthermore, co-culture experiments demonstrated that a significant number of ADSC-Exo were internalized by H9c2 cells after 24 hours.
Additionally, the study explored the role of exosomal miR-223-3p in regulating transferrin receptor (TFRC) expression in H9c2 cells. It was found that miR-223-3p levels were significantly elevated (P < 0.01), leading to a corresponding decrease in TFRC mRNA and protein levels (P < 0.01). Overexpression of TFRC was shown to reverse the reduction in TFRC expression caused by miR-223-3p (P < 0.0001), suggesting that TFRC is a downstream target negatively regulated by miR-223-3p. Dual-luciferase assays further supported this hypothesis, revealing that miR-223-3p directly targets TFRC, as evidenced by reduced luciferase activity in cells transfected with the wild-type TFRC 3' UTR compared to the mutant. These findings collectively indicate that miR-223-3p plays a critical role in modulating TFRC expression in H9c2 cells through direct targeting.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significance of adipose-derived stem cell exosomes (ADSC-Exo) in mitigating ischemia/reperfusion injury (MI/RI) in cardiomyocytes, particularly focusing on the role of exosomal microRNA-223-3p (miR-223-3p). The study confirms that ADSC-Exo can alleviate H9c2 cell injuries induced by hypoxia/reoxygenation (H/R) by enhancing cell viability and proliferation while reducing apoptosis. This protective effect is attributed to the ability of ADSC-Exo to downregulate reactive oxygen species (ROS), malondialdehyde (MDA), and iron levels, while upregulating glutathione (GSH) and glutathione peroxidase 4 (GPX4) expression, thereby mitigating oxidative stress and ferroptosis.
Furthermore, the findings suggest that miR-223-3p within ADSC-Exo plays a crucial role in this protective mechanism by inhibiting transferrin receptor (TFRC), which is linked to increased iron uptake and ferroptosis. The study establishes a direct relationship between miR-223-3p and TFRC, supported by dual-luciferase reporter assays. Despite the promising in vitro results, the authors acknowledge the need for further in vivo validation and exploration of upstream regulatory mechanisms, such as circular RNAs, to fully understand the therapeutic potential of ADSC-Exo and miR-223-3p in clinical settings for treating MI/RI. Additionally, the discussion emphasizes the challenges related to dosing, delivery, and safety of ADSC-derived exosomes, advocating for future research to optimize these factors for effective therapeutic applications.