外泌体在胸主动脉夹层/动脉瘤中的作用

1.本发明涉及生物医学领域，特别涉及外泌体在胸主动脉夹层/动脉瘤中的作用。


背景技术：

2.胸主动脉夹层/动脉瘤(taad)是一种侵袭性血管疾病，需要早期诊断和有效治疗。但是，由于特定的血管结构和病变部位狭窄，目前尚无有效的治疗taad的方法。taad是指主动脉壁全层发生永久性扩张，管腔直径超过正常50％形成主动脉瘤，随着血流的冲击，主动脉内壁发生损伤，高速血流通过撕裂内膜形成夹层。胸主动脉夹层/动脉瘤的年发病率约为7～9例/10万，破裂后若未及时救治，48h时内病死率高达50％～68％，3个月内可达90％，10年病死率仍为20％。目前临床上急性taad主要采用外科开胸手术或血管内修复治疗，但手术期病死率高，术后并发症多、复发率高。因此，针对taad发病机制，寻找一种可在疾病早期针对病理学改变进行精准靶向治疗的药物尤为重要。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供外泌体可以延缓动脉夹层/动脉瘤的发生。外泌体可以通过不开胸，以微创的方式延缓胸主动脉夹层/动脉瘤的发生，提高了存活率。
4.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
5.本发明提供了外泌体在制备预防、延缓和/或治疗胸主动脉夹层/动脉瘤的药物或制剂中的应用。
6.在本发明的一些具体实施方案中，所述外泌体的施用方式为内眦静脉施用，每次施用剂量100μl，每周注射3次。
7.在本发明的一些具体实施方案中，所述胸主动脉夹层/动脉瘤动物模型的诱导剂包括β-氨基丙腈(bapn)。
8.在本发明的一些具体实施方案中，所述胸主动脉夹层/动脉瘤动物模型的构建方法中，第一周和第二周bapn浓度为6mg/ml，第三周和第四周bapn浓度增大至8mg/ml。
9.在本发明的一些具体实施方案中，所述外泌体的构建方法包括如下步骤：
10.步骤1：将处于对数生长期、生长状态良好的umsc细胞，与胎牛血清混合后离心，去除先前存在于血清中的外泌体，使用含有10％不含外泌体胎牛血清的α-mem培养基培养48h，待细胞密度达到90％时收集培养基的上清，传代；
11.步骤2：取步骤1收集的所述上清，离心，除去死的细胞和碎片，收集上清；
12.步骤3：取步骤2收集的所述上清，与外泌体分离试剂混匀后4℃条件下抽提24h，获得抽提液；
13.步骤4：取步骤3获得的抽提液离心，收集沉淀，经pbs重悬，测定外泌体的浓度；将测好浓度的外泌体置于-80℃超低温保存。
14.在本发明的一些具体实施方案中，步骤1中所述离心具体为：以110000g的速度离心7h；
15.步骤2中所述离心具体为：以2000g的速度离心30min；
16.步骤4中所述离心具体为：4℃，以13000g的速度离心1h。
17.在本发明的一些具体实施方案中，步骤3中所述外泌体分离试剂包括peg4000；所述外泌体分离试剂与所述上清的体积比为1：2。
18.更重要的是，本发明还提供了预防、延缓和/或治疗胸主动脉夹层/动脉瘤的药物或制剂，包括外泌体和药学上可接受的辅料；
19.所述外泌体如所述构建方法制得。
20.具体的，所述外泌体的构建方法包括如下步骤：
21.步骤1：将处于对数生长期、生长状态良好的umsc细胞，与胎牛血清混合后离心，去除先前存在于血清中的外泌体，使用含有10％不含外泌体胎牛血清的α-mem培养基培养48h，待细胞密度达到90％时收集培养基的上清，传代；
22.步骤2：取步骤1收集的所述上清，离心，除去死的细胞和碎片，收集上清；
23.步骤3：取步骤2收集的所述上清，与外泌体分离试剂混匀后4℃条件下抽提24h，获得抽提液；
24.步骤4：取步骤3获得的抽提液离心，收集沉淀，经pbs重悬，测定外泌体的浓度；将测好浓度的外泌体置于-80℃超低温保存。
25.在本发明的一些具体实施方案中，步骤1中所述离心具体为：以110000g的速度离心7h；
26.步骤2中所述离心具体为：以2000g的速度离心30min；
27.步骤4中所述离心具体为：4℃，以13000g的速度离心1h。
28.在本发明的一些具体实施方案中，步骤3中所述外泌体分离试剂包括peg4000；所述外泌体分离试剂与所述上清的体积比为1：2。
29.此外，本发明还提供了预防、延缓和/或治疗胸主动脉夹层/动脉瘤的药物组合，包括外泌体、任意其他有效成分和药学上可接受的辅料。
30.本发明实验结果表明：外泌体可以通过不开胸，以微创的方式延缓胸主动脉夹层/动脉瘤的发生，提高了存活率。如3b所示，我们可以看到正常小鼠组在30天内的生存率是100％，使用bapn药物诱导小鼠建立主动脉夹层/动脉瘤组的生存率在第三周初时开始降低，到实验周期4周时，总体生存率维持在50％，而在此基础上，注射外泌体组，我们可以看到小鼠生存率在第三周后略微降低，到实验周期4周时，生存率维持在70％。由以上数据，我们可以得出注射外泌体后，显著延缓了胸主动脉夹层/动脉瘤的发生。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
32.图1示人脐带间充质干细胞来源外泌体的鉴定结果；其中，本发明使用倒置显微镜观察了外泌体来源的人脐带间充质干细胞的形态，可以看到呈长梭形的状态，如图1a所示，随后通过收集细胞培养基上清，采用差速离心法逐步去除细胞碎片等杂质，使用peg4000和外泌体抽提试剂盒将外泌体抽提分离，将收集到的人脐带间充质干细胞来源的外泌体进行鉴定；使用扫描电子显微镜进行形态学观察，结果显示，外泌体的直径在60nm左右，为具有
典型杯状形态的圆形颗粒，如图1b所示；与此同时，纳米粒度分析仪结果显示，外泌体的直径分布在30-100nm之间，如图1c所示；流式细胞术进一步检测了外泌体标志蛋白cd63的表达，如图1d所示，发现外泌体中cd63+含量高达99.9％；western blot检测了外泌体标志蛋白tsg101的表达，发现外泌体具有高表达tsg101的特性，如图1e所示；以上鉴定结果表明我们分离得到的人脐带间充质干细胞来源的外泌体符合检测要求，可应用于后续实验；
33.图例解释：size(d.nm):尺寸(直径纳米)；numeber(percent):数量(百分比)；cd63:外泌体标志蛋白；count:数量；umsc-exo:人脐带间充质干细胞来源的外泌体；umsc:人脐带间充质干细胞；tsg101:外泌体标志蛋白；gapdh:内参；
34.图2示主动脉夹层/动脉瘤模型的构建结果；其中，本发明通过bapn给药的方式，建立了小鼠胸主动脉夹层/动脉瘤模型，我们可以发现随着给药时间的推进，小鼠的主动脉弓直径逐渐变大，甚至出现明显的膨起(图2a)；evg弹力纤维显示主动脉管壁正常结构破坏，血管上的弹力及应力纤维排布逐渐紊乱(图2b)；he染色显示主动脉弓上平滑肌细胞排布紊乱，数量减少(图2c)；图d展示了给药前后主动脉的差异；
35.图例解释：bapn 1w:bpan给药1周；control:对照；taad:胸主动脉夹层/动脉瘤；
36.图3示外泌体可以减缓主动脉夹层/动脉瘤的发生；其中，为了探究外泌体的作用，我们按照上述方法构建小鼠胸主动脉夹层/动脉瘤模型，通过静脉注射外泌体，随即进行了一系列的检测；实验分为3组，分别为正常组、bapn给药组和bapn给药+外泌体组。通过检测4周内的体重变化，发现3组之间体重无明显的差异性(图3a)；bapn给药组+外泌体组的生存率高于bapn组(图3b)；elisa检测不同组小鼠血液中mmp9的表达量，结果显示bapn给药+外泌体组的表达量高于另外2组(图3c)；通过心超测量小鼠主动脉弓的直径，发现随着时间的推进，窦部、升主及弓部直径均增大(图3d、图3f、图3h)，我们又统计了给药4周后的直径差异，结果显示每组之间窦部及升主的直径无差异性(图e、g)，弓部直径具有差异性，且bapn给药+外泌体组的直径小于bapn组(图3i)；以上实验结果均表明外泌体可以减缓胸主动脉夹层/动脉瘤的发生；
37.图例解释：post:处理后，在这里指给药后；1w:1周；body weight:身体体重；control:对照；exo:外泌体；bapn+exo:给药bapn，同时注射外泌体；percent survial(％):生存率；mmp9 plasma interleukin:基质金属蛋白酶9的表达量；diameter(mm):直径(毫米)；maximal diameter(mm):最大直径(毫米)；sinus:窦部；ascending aorta:升主；bow:弓部。
具体实施方式
38.本发明公开了外泌体在胸主动脉夹层/动脉瘤中的作用，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
39.近年来，科研工作者提出“无细胞的干细胞治疗”，在功能上替代了干细胞，是一种新型的治疗方法。外泌体作为“无细胞的干细胞治疗”的主要方式，主要作为生物信息的载体在免疫应答、细胞凋亡、血管生成、炎性反应等生理病理过程中均发挥一定的作用，其治
疗效果和安全性均已经得到研究的证实，因此多种干细胞来源的外泌体具有巨大的治疗前景。外泌体由多种细胞分泌产生，是直径在30-100nm之间的脂质膜性囊泡。外泌体内含有多种dna、ncrna、蛋白质等，在许多生理和病理过程中均发挥着不可或缺的作用。外泌体主要来源于多种间充质干细胞，间充质干细胞来源的外泌体已经被认为是各种疾病无细胞治疗的新候选药物。人脐带间充质干细胞作为外泌体的主要来源，具有来源广泛、较易获取、无伦理道德问题等优点，有望成为临床研究治疗及应用过程中的种子细胞。外泌体作为旁分泌的主要形式，在许多生理和病理过程中被看作细胞间通讯的重要介质。
40.本发明实验结果表明：正常小鼠组在30天内的生存率是100％，使用bapn药物诱导小鼠建立主动脉夹层/动脉瘤组的生存率在第三周初时开始降低，到实验周期4周时，总体生存率维持在50％，而在此基础上，注射外泌体组，我们可以看到小鼠生存率在第三周后略微降低，到实验周期4周时，生存率维持在70％。由以上数据，我们可以得出注射外泌体后，显著延缓了胸主动脉夹层/动脉瘤的发生。
41.本发明提供的外泌体在胸主动脉夹层/动脉瘤中的作用中，所用原料及试剂均可由市场购得。
42.下面结合实施例，进一步阐述本发明：
43.实施例1外泌体的获取
44.①
将处于对数生长期、生长状态良好的umsc细胞均匀接种于10cm大皿内，将胎牛血清以110000g的速度离心7h，去除先前存在于血清中的外泌体，使用含有10％不含外泌体胎牛血清的α-mem培养基培养。继续培养48h，待细胞密度达到90％时收集旧的培养基上清，细胞进行传代处理。
45.②
将上述收集到的上清，以2000g的速度离心30min，目的是除去死的细胞和碎片。
46.③
用吸管吸取新的上清，转移至新的50ml离心管中，加入1/2体积上清的peg4000外泌体分离试剂，上下晃动，充分混匀后4℃条件下抽提过夜。
47.④
24h后，设置离心机的参数温度为4℃，转速为13000g，时间1h，离心结束后可见离心管内壁及底部有沉淀产生，即为分离得到的外泌体。
48.⑤
弃上清，根据沉淀的量用pbs重悬，采用bca蛋白浓度定量试剂盒测定外泌体的浓度。
49.⑥
将测好浓度的外泌体置于-80℃超低温冰箱保存待用。
50.实施例2小鼠胸主动脉夹层/动脉瘤模型的构建
51.采用β-氨基丙腈(bapn)饮水的方式处理3周、c57bl/6j雄性小鼠，称取bapn粉末，溶于无菌的双蒸水中，第一周和第二周bapn浓度为6mg/ml，第三周和第四周bapn浓度增大至8mg/ml。
52.实施例3超声测量直径
53.对小鼠使用2％的异氟烷气体呼吸道吸入麻醉。麻醉成功后，小鼠胸腹部备皮，去除体表毛发以减少对超声图像的影响。将小鼠以仰卧位放置在心超机平台上，胶布固定四肢于平板心电图监测位置，涂抹超声耦合剂于四肢末端，在小鼠胸腹部均匀涂抹加温的超声耦合剂。采用ms400c超声探头，将超声探头固定于心超平台上方，向下调至合适的位置，避免给小鼠胸腹腔施加太大压力，同时保持胸腹腔内图像清晰。沿正中方向找到心脏长轴切面，将探头向左室流出道方向调整，直至能够完整观察出小鼠升主动脉，保留图像，再向
腹部移动探头，并下压探头，给予腹腔少许压力，找到压力状态下依然充盈的血管，即为腹主动脉，取胸腹主动脉最大横径，测量三次，记录数据。注意观察小鼠心率、呼吸频率等生命体征，每只小鼠操作时间约5-10min。
54.效果例1人脐带间充质干细胞来源外泌体的鉴定
55.实验目的：
56.检测我们获得的外泌体是否可应用于后续实验
57.实验方法和结果：
58.首先我们使用倒置显微镜观察了外泌体来源的人脐带间充质干细胞的形态，可以看到呈长梭形的状态，如图1a所示，随后通过收集细胞培养基上清，采用差速离心法逐步去除细胞碎片等杂质，使用peg4000和外泌体抽提试剂盒将外泌体抽提分离。将收集到的人脐带间充质干细胞来源的外泌体进行鉴定。首先，使用扫描电子显微镜进行形态学观察，结果显示，外泌体的直径在60nm左右，为具有典型杯状形态的圆形颗粒，如图1b所示。与此同时，纳米粒度分析仪结果显示，外泌体的直径分布在30-100nm之间，如图1c所示。流式细胞术进一步检测了外泌体标志蛋白cd63的表达，如图1d所示，发现外泌体中cd63+含量高达99.9％。western blot检测了外泌体标志蛋白tsg101的表达，发现外泌体具有高表达tsg101的特性，如图1e所示。以上鉴定结果表明，我们成功分离得到人脐带间充质干细胞来源的外泌体，可应用于后续实验。
59.效果例2主动脉夹层/动脉瘤模型的构建
60.实验目的：
61.观测bapn给药过程中主动脉的变化，以此来确定建模的成功
62.实验方法和结果：
63.在本发明中，我们采用bapn饮水的方式构建小鼠主动脉夹层/动脉瘤模型，其原理主要是bapn是赖氨酰氧化酶的抑制剂，后者参与弹性蛋白纤维和胶原蛋白纤维交联，在维持弹力板的稳态中起重要作用。随着年龄的增长，赖氨酰氧化酶活性下降，因此应选择在幼年快速生长期的小鼠给予bapn处理，而不是在成年期。此外，在人群中男性主动脉夹层/动脉瘤发生率高于女性，并且c57bl/6j小鼠为心血管疾病研究常用小鼠，所以本研究最终选择3周龄雄性c57bl/6j小鼠作为实验对象。首先，我们通过bapn给药的方式，建立了小鼠胸主动脉夹层/动脉瘤模型，我们可以发现随着给药时间的推进，小鼠的主动脉弓直径逐渐变大，甚至出现明显的膨起(图2a)；evg弹力纤维显示主动脉管壁正常结构破坏，血管上的弹力及应力纤维排布逐渐紊乱(图2b)；he染色显示主动脉弓上平滑肌细胞排布紊乱，数量减少(图2c)；图2d展示了给药前后主动脉的差异。
64.效果例3外泌体可以减缓主动脉夹层/动脉瘤的发生
65.实验目的：
66.探究外泌体在胸主动脉夹层/动脉瘤中的作用。
67.实验方法和结果：
68.为了探究外泌体的作用，我们按照上述方法构建小鼠胸主动脉夹层/动脉瘤模型，通过内眦静脉注射外泌体，随即进行了一系列的检测。实验分为3组，分别为正常组、bapn给药组和bapn给药+外泌体组。
69.实验结果如下所示：
70.表1.图3a的数据
71.control3w4w5w6w7wb216.710.814.417.422.6b225.77.511.315.616.1b237.711.915.116.120.8bapn
ꢀꢀꢀꢀꢀ
b37.19.712.314.717.8b76.19.213.316.419.8b118.212.413.717.523.8b177.311.41417.3 b146.511.115.118.1 b196.98.912.5
ꢀꢀ
b245.97.211.316.7 bapn+exo
ꢀꢀꢀꢀꢀ
b16.38.912.817.921.1b45.49.915.217.424.6b56.912.313.716.1 b67.911.714.318.6 b87.311.613.616.7 b96.58.812.716.118.1b107.113.114.918.221.7
72.备注：b加数字无实际意义，仅代表不同只小鼠的编号
73.表2.图3b的数据
74.周数：wcontrol死亡数bapn死亡数bapn+exo死亡数00001000200030104043
75.表3.图3c的数据
[0076][0077]
表4.图3d、图3e的数据
[0078] 3w4w5w6w7wcontrol
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b211.3161.311.4351.4071.519b221.0771.1371.4491.4131.387b230.9271.380.9781.3281.49bapn
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b31.1091.1151.21.3341.612b71.0851.231.0771.3681.664b111.0781.2151.4031.4161.347b170.9181.1821.3041.351 b141.1611.1581.2121.328 b191.1211.3441.389
ꢀꢀ
b241.1801.1581.5201.558 bapn+exo
ꢀꢀꢀꢀꢀ
b10.9871.2051.2661.4751.343
b191.0401.1751.440
ꢀꢀ
b241.0661.0581.2911.483 bapn+exo
ꢀꢀꢀꢀꢀ
b11.1151.4151.2721.2671.349b41.1891.1431.3551.2111.563b51.0761.2171.2891.408 b61.0381.1821.3281.612 b81.1240.9761.2401.402 b91.1491.2281.0851.3641.506b101.0611.2981.2991.3711.488
[0086]
备注：b加数字无实际意义，仅代表不同只小鼠的编号；单位：mm。
[0087]
通过检测4周内的体重变化，发现3组之间体重无明显的差异性(图3a)；bapn给药组+外泌体组的生存率高于bapn组(图3b)；elisa检测不同组小鼠血液中mmp9的表达量，结果显示bapn给药+外泌体组的表达量高于另外两组(图3c)；通过心超测量小鼠主动脉弓的直径，发现随着时间的推进，窦部、升主及弓部直径均增大(图3d、3f、3h)，我们又统计了给药4周后的直径差异，结果显示每组之间窦部及升主的直径无差异性(图3e、3g)，弓部直径具有差异性，且bapn给药+外泌体组的直径小于bapn组(图3i)。
[0088]
综上，实验结果均表明外泌体可以减缓胸主动脉夹层/动脉瘤的发生。
[0089]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。