骨髓间充质干细胞来源外泌体负载二氧化铈纳米颗粒对脱氧雪腐镰刀菌烯醇诱导肝损伤的保护作用研究

研究人员针对脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）致肝损伤问题，开展 BMSC - exos@CeO?研究，发现其有保护作用，意义重大。

　　在食品安全与健康领域，脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）这个 “隐藏杀手” 一直威胁着人类和动物的健康。它广泛存在于谷物及谷物制品中，一旦人们接触到被其污染的食物，就可能引发一系列健康问题。比如，会让猪出现呕吐症状，干扰小鼠的免疫反应和肝脏功能，对孕妇的影响也不容小觑，长期低水平接触 DON，可能会扰乱孕妇体内生长激素的表达，进而影响胎儿的生长发育，增加胎儿出生体重过低等风险。

DON 之所以如此 “嚣张”，是因为它会诱导氧化应激，促使活性氧（ROS）大量产生，这些 ROS 就像一群 “捣乱分子”，破坏细胞的正常结构和功能。同时，DON 还会引发炎症反应，进一步加重对身体的损害。然而，目前针对 DON 的这些危害，有效的应对策略却十分匮乏，这就像在与 DON 的 “战斗” 中，我们缺少有力的武器。

为了解决这一难题，华中科技大学同济医学院的研究人员勇敢地 “站出来”，开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在骨髓间充质干细胞（BMSC）来源的外泌体（BMSC - exos）和二氧化铈纳米颗粒（CeO? NPs）上，希望能找到对抗 DON 的新方法。研究结果令人振奋，他们发现将 CeO? NPs 负载到 BMSC - exos 中（BMSC - exos@CeO?），可以有效地减轻 DON 诱导的肝损伤，为预防和治疗 DON 相关的肝脏疾病带来了新的希望。该研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们通过超离心等方法从大鼠骨髓中分离并纯化出 BMSC - exos，然后采用挤压技术将 CeO? NPs 负载到 BMSC - exos 中。为了深入了解这些纳米颗粒的特性，他们利用电子显微镜、纳米颗粒跟踪分析（NTA）等技术对其进行表征。在细胞实验方面，他们将小鼠肝癌细胞系 Hepa 1 - 6 分为不同处理组，观察细胞活力、抗氧化活性等指标。在动物实验中，选用 C57BL/6J 小鼠，通过口服灌胃给予 DON，同时对部分小鼠静脉注射 BMSC - exos@CeO?，利用小动物活体成像、电感耦合等离子体质谱（ICP - MS）等技术研究 BMSC - exos@CeO?在小鼠体内的分布和代谢情况。此外，研究人员还运用 4D - DIA 定量蛋白质组学和非靶向代谢组学技术，全面分析小鼠肝脏中的蛋白质和代谢物变化，深入探究其作用机制。

下面来详细看看研究结果：

• BMSC - exos、CeO? NPs 和 BMSC - exos@CeO?的表征：通过透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）观察发现，CeO? NPs 呈球形，BMSC - exos 呈 “杯状”，BMSC - exos@CeO?具有类似的双层膜结构。能量色散光谱（EDS）分析证实了 Ce 和 O 元素在核心区域集中，而膜相关元素分布在周边。NTA 结果显示，BMSC - exos 和 BMSC - exos@CeO?的粒径主要在 70 - 300nm 之间，且 BMSC - exos@CeO?的粒径有所增加。Zeta 电位分析表明，负载后颗粒表面电荷更负，有利于减少非特异性吸附等。同时，Western blotting 检测发现 BMSC - exos 和 BMSC - exos@CeO?都表达外泌体特异性标记 CD9、CD81 和 TSG101，说明其符合外泌体的特征。
• BMSC - exos@CeO?对细胞活力、抗氧化活性和抗炎反应的影响：研究发现，Hepa 1 - 6 细胞能够有效摄取 PKH26 标记的 BMSC - exos@CeO?。EdU 增殖实验表明，DON 显著抑制细胞增殖，而 BMSC - exos@CeO?能有效缓解这种抑制。CCK - 8 实验显示，在一定浓度范围内，BMSC - exos@CeO?和 CeO? NPs 对细胞活力影响相似，但在 40μg/mL 时，BMSC - exos@CeO?组细胞活力最高。此外，BMSC - exos@CeO?能显著降低细胞内超氧阴离子水平，提高抗氧化酶活性，增强对氧阴离子和羟基自由基的清除能力，同时显著降低炎症细胞因子水平，综合抗炎、抗氧化应激和抗氧化能力明显优于单独使用 BMSC - exos 或 CeO? NPs。
• BMSC - exos@CeO?在小鼠肝脏中的分布和水平以及对肝脏病理和功能的影响：体内和体外荧光成像显示，DiR 标记的 BMSC - exos@CeO?在尾静脉注射后 72h 内可在小鼠肝脏中检测到，且能在肝脏中维持 72h。ICP - MS 检测发现，BMSC - exos@CeO?组肝脏中的 Ce 水平在 24h、48h 和 72h 均高于 CeO? NPs 组。与对照组相比，DON 组小鼠血清谷丙转氨酶（ALT）和谷草转氨酶（AST）水平显著升高，而 BMSC - exos@CeO?组能显著降低这些酶的水平。病理检查发现，DON 组肝脏有明显的炎症细胞浸润和肝细胞变形等，而 BMSC - exos@CeO?组炎症反应较低，说明其能有效减轻 DON 诱导的肝脏炎症和其他病理损伤。
• BMSC - exos@CeO?减轻小鼠肝脏炎症反应的机制研究：4D - DIA 定量蛋白质组学分析发现，BMSC - exos@CeO?干预后，JAK - STAT 信号通路和花生四烯酸代谢等途径发生显著变化。与对照组相比，DON 组 p - JAK1/JAK1 和 p - STAT3/STAT3 表达水平显著增加，而 BMSC - exos@CeO?组则显著降低。同时，BMSC - exos@CeO?组肝脏和血清中的炎症细胞因子水平也显著降低，表明其能抑制炎症反应。
• 非靶向 / 靶向代谢组学揭示不同组的氧化脂质和能量代谢情况：非靶向 / 靶向代谢组学分析发现，不同组之间在亚油酸、甘油磷脂、花生四烯酸和 α - 亚麻酸代谢等途径存在显著差异。BMSC - exos@CeO?能显著降低与 DON 相关的异常脂质代谢，提高抗氧化能力，与增强超氧阴离子清除能力和增加抗氧化酶活性有关。能量代谢分析显示，BMSC - exos@CeO?和 DON 都显著改变了小鼠肝脏的能量代谢物分布模式，且 BMSC - exos@CeO?组 p - AMPK/AMPK 表达水平显著高于对照组和 DON 组，表明 AMPK 信号通路在其保护作用中发挥重要作用。

综合研究结论和讨论部分，这项研究深入探讨了 BMSC - exos@CeO?减轻 DON 诱导肝损伤的潜在机制和效果。BMSC - exos@CeO?具有良好的生物利用度，能促进 Hepa 1 - 6 细胞增殖，降低氧化应激和炎症反应。在体内，它能在肝脏中有效分布并持续发挥作用，显著降低炎症细胞因子水平，调节 JAK1/STAT3 信号通路。多组学分析进一步揭示了其通过调节能量代谢和氧化应激来保护肝脏的机制。不过，该研究也存在一定的局限性，仅聚焦于肝脏损伤，未来还需进一步研究其对其他器官的影响，以及在人体应用中的安全性和有效性。但总体而言，这项研究为治疗 DON 相关肝脏疾病提供了新的思路和潜在的治疗方法，在保障食品安全和人类健康方面具有重要意义。