BMSCs 外泌体调控 miR‑30b/Wnt5a：为 COPD 肺血管损伤修复提供新靶点

朋友们，今天要带大家探索一篇杂志《Int J Nanomedicine》

期刊ISSN：print: 1178-2013  on-line: 1176-9114

出版周期：Quarterly

自引率：3.00%

发文量：779（2025）

出版国家或地区：NEW ZEALAND

2026年影响因子：8.7

平均审稿周期：平均1.3个月

下面这篇文章就发表在《Nature communications》上：

文章标题：Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells-Derived Exosomes Inhibit Apoptosis of Pulmonary Microvascular Endothelial Cells in COPD Mice Through miR-30b/Wnt5a Pathway

发表时间：2025 年

一、 研究背景

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是全球高发的慢性呼吸系统疾病，吸烟是其首要危险因素，会诱发肺部氧化应激、炎症反应以及细胞凋亡，最终造成肺泡结构破坏与肺气肿形成。目前临床现有药物仅能够缓解患者临床症状、减少急性加重，无法修复已经受损的肺泡及肺微血管结构。大量研究证实，肺微血管内皮细胞（PMVECs）凋亡是 COPD 发生发展的关键驱动环节，抑制 PMVECs 凋亡可以减轻甚至部分逆转肺气肿病理改变，因此靶向调控肺微血管内皮细胞凋亡成为 COPD 潜在的治疗突破口。

骨髓间充质干细胞（BMSCs）可通过旁分泌途径释放外泌体发挥组织损伤修复作用，外泌体作为细胞间通讯载体，可包裹 miRNA、蛋白等活性物质向靶细胞递送，在多种肺部损伤模型中展现保护效应。但 BMSCs 来源外泌体针对 COPD，尤其是肺微血管内皮损伤的作用及分子机制尚不充分。非经典 Wnt 通路分子 Wnt5a 参与肺部炎症与细胞凋亡调控，而 miRNA 是外泌体发挥功能的核心效应分子。基于此，该研究聚焦miR‑30b/Wnt5a 信号轴，探究 BMSCs 外泌体能否通过递送 miR‑30b 调控 Wnt5a 表达，进而抑制香烟烟雾提取物诱导的 PMVECs 凋亡，为 COPD 的无细胞纳米治疗提供新的实验依据。

二、 研究结果

1、 BMSCs及其外泌体的分离与鉴定

研究人员从小鼠股骨、胫骨提取 BMSCs，细胞呈贴壁梭形生长，可完成成骨、成脂、成软骨三向分化；流式细胞检测结果显示细胞高表达 BMSCs 标志物 CD29、CD44、CD73、CD105，几乎不表达造血系标记 CD34、CD45、CD11b，证实分离得到高纯度 BMSCs。采用差速超速离心法提取 BMSCs 上清中的外泌体，透射电镜可观察到典型的囊泡样膜结构，纳米颗粒跟踪分析测得外泌体平均粒径为 72.97 nm；Western blot 结果显示外泌体表达 CD9、CD63、CD81、TSG101 外泌体标志蛋白，内质网蛋白 Calnexin 阴性，符合外泌体生物学特征。

2、 BMSCs 来源外泌体可抑制香烟烟雾提取物（CSE）诱导的肺微血管内皮细胞（PMVECs）凋亡

研究人员通过 CD31 磁珠分选获得小鼠 PMVECs，vWF 免疫荧光证实细胞纯度＞90%。梯度浓度 CSE 处理 PMVECs 后，细胞凋亡率随 CSE 浓度升高逐渐上升，后续选用 2.5% CSE 构建内皮细胞损伤凋亡模型。体外实验发现，BMSCs 来源外泌体干预可上调抗凋亡蛋白 Bcl‑2，下调促凋亡蛋白 Bax、Cleaved‑caspase‑3，显著降低 CSE 诱导的 PMVECs 凋亡，发挥内皮保护作用。

3、 miR‑30b 富集于 BMSCs 外泌体，外泌体通过递送 miR‑30b 发挥细胞保护作用

研究人员对 BMSCs 外泌体开展 miRNA 测序，筛选得到外泌体内高丰度 miRNA，其中 miR‑30b 表达水平显著靠前。RT‑qPCR 检测证实，CSE 损伤会造成 PMVECs 内 miR‑30b 表达下降；BMSCs 外泌体处理能够提升损伤内皮细胞中 miR‑30b 的含量。将 BMSCs 的 miR‑30b 进行慢病毒敲降后收集外泌体，再处理 CSE 损伤的 PMVECs，外泌体原本的抗凋亡保护效应明显消失，PMVECs 凋亡水平再次升高。上述结果证明，BMSCs 外泌体主要依靠向靶细胞递送 miR‑30b，实现对 PMVECs 的保护。

4、 miR‑30b 过表达能够直接抑制 CSE 诱导的 PMVECs 凋亡

研究人员向 CSE 损伤的 PMVECs 转染 miR‑30b mimic 实现 miR‑30b 过表达。流式细胞凋亡检测显示，过表达 miR‑30b 后 PMVECs 凋亡率显著下降；Western blot 结果同样验证，miR‑30b 上调后，抗凋亡蛋白 Bcl‑2 表达升高，促凋亡蛋白 Bax、Cleaved‑caspase‑3 表达被抑制，进一步确认 miR‑30b 具备抑制肺微血管内皮细胞凋亡的功能。

5、 miR‑30b 直接靶向 Wnt5a，通过抑制 Wnt5a 表达减轻 PMVECs 凋亡

研究人员利用 TargetScan 与 miRanda 数据库预测 Wnt5a 是 miR‑30b 潜在靶基因，双荧光素酶报告基因实验证实 miR‑30b 可直接结合 Wnt5a 的 3'‑UTR 区。CSE 刺激会浓度依赖性上调 PMVECs 中 Wnt5a 蛋白；BMSCs 外泌体干预能够下调 Wnt5a，而敲除外泌体 miR‑30b 后 Wnt5a 表达重新升高。拯救实验显示，单独过表达 Wnt5a 可诱导 PMVECs 凋亡增加；当同时过表达 miR‑30b 与 Wnt5a 时，Wnt5a 能够逆转 miR‑30b 的抗凋亡效果。这一结果说明 miR‑30b 通过靶向抑制 Wnt5a，进而减少 CSE 诱导的 PMVECs 凋亡。

6、 动物体内实验：BMSCs 外泌体与 miR‑30b 过表达可改善 COPD 小鼠肺气肿与肺微血管内皮凋亡

研究人员通过腹腔注射 CSE 构建小鼠 COPD 模型，通过气管滴注给予 BMSCs 外泌体、miR‑30b 过表达慢病毒进行肺部靶向干预。肺组织 HE 染色提示，COPD 模型组小鼠肺泡腔扩张、肺泡壁破坏，肺气肿指标平均线性截距（MLI）、肺泡破坏指数（DI）显著升高；给予 BMSCs 外泌体或 miR‑30b 过表达处理后，小鼠肺气肿病理损伤得到明显缓解，MLI 与 DI 均显著降低。TUNEL‑CD31 双染色结果显示，COPD 小鼠肺组织 PMVECs 凋亡数量显著增多，干预处理后内皮细胞凋亡被明显抑制。同时，肺组织分子检测可见 miR‑30b 表达上调，Wnt5a、促凋亡蛋白 Bax、Cleaved‑caspase‑3 表达下降，抗凋亡 Bcl‑2 表达上调。体内实验证明 BMSCs 外泌体依靠 miR‑30b/Wnt5a 通路，缓解 COPD 小鼠肺部损伤。

7、 COPD 患者肺组织验证 miR‑30b/Wnt5a 通路的临床相关性

为探究该通路在人体中的变化，研究人员收集了 11 例 COPD 患者与 17 例对照人群的手术肺边缘组织。检测结果表明：相较于对照组，COPD 患者肺组织中 miR‑30b 表达显著下调，Wnt5a 蛋白表达明显升高，与细胞、动物模型中的分子表达趋势wan全一致，提示 miR‑30b/Wnt5a 通路异常参与人类 COPD 的病理进程。

三、 研究结论

该篇文章从细胞、分子、动物模型、人临床标本多层级证实：骨髓间充质干细胞来源外泌体可以向受损肺微血管内皮细胞递送 miR‑30b，miR‑30b 靶向抑制 Wnt5a，进而抑制香烟烟雾提取物诱导的肺微血管内皮细胞凋亡，最终缓解 COPD 小鼠肺气肿肺损伤。

研究揭示了 COPD 肺微血管损伤修复的全新 miRNA 调控通路，为 COPD 无细胞外泌体纳米治疗提供新的实验依据。但研究仍存在一定局限：临床样本数量有限，尚未开展 BMSCs 过表达 miR‑30b 后的外泌体验证，Wnt5a 下游介导内皮凋亡的具体信号仍有待进一步挖掘。