安理汇||文献分享 脐带间充质干细胞衍生的小细胞外囊泡减轻辐射诱导的心脏类器官损伤
【文献摘要】 2024年12月，军事医学研究院二所等单位的相关研究人员在《Stem Cell Research & Therapy》（IF: 7.1）上发表了题为Small extracellular vesicles derived from umbilical cord mesenchymal stem cells alleviate radiation-induced cardiac organoid injury的研究论文，评估了UCMSCs-sEVs对辐射诱导心脏类器官损伤的治疗效果，并探索了其潜在的作用机制。
● 创新性模型构建：利用人类诱导多能干细胞（hiPSCs）生成的三维心脏类器官，首次构建了辐射诱导的心脏损伤模型（RIHD），精确模拟心脏组织的结构和功能特征。
●首次应用UCMSCs-sEVs治疗RIHD：研究首次探讨了脐带间充质干细胞衍生的小细胞外囊泡（UCMSCs-sEVs）对辐射引起的心脏类器官损伤的保护作用，并证实其在修复损伤方面具有显著疗效。
● 临床转化潜力：UCMSCs-sEVs显示出较强的安全性和多功能治疗效果，为放射性心脏病的干预策略提供了新的可能性。
[值得关注]
在这项研究中，科研人员使用安理科技的线粒体氧化磷酸化检测试剂盒（Alicelligent,ALS22022）和糖酵解检测试剂盒（Alicelligent,ALS22012），检测了心脏类器官的氧气消耗速率（OCR）和细胞外酸化速率（ECAR），综合评估了辐射对心脏类器官的线粒体功能的影响，为辐射造成的心脏类器官线粒体功能损伤以及UCMSCs-sEVs对其功能恢复的代谢机制提供数据支撑及理论基础。
目前，安理科技已推出多款细胞能量代谢检测试剂盒，用于实时评估细胞能量代谢通路，研究线粒体和糖酵解功能。该系列试剂盒即开即用，按次配比”无需溶剂溶解，简化实验流程。目前，安理科技产品用户群遍及全国150余家科研、政府和企事业单位，用户数量突破300+!发表文章已广泛覆盖《Nature Communications》、《Advanced Materials》、《PLOS Pathogens》等国际期刊。
-------“即开即用，按次配比”，无需溶剂溶解，简化实验
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01 线粒体氧化磷酸化检测试剂盒
02 糖酵解检测试剂盒
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心脏传统上被认为是一个耐受辐射的器官，但随着胸部肿瘤放射治疗的普及，放射性心脏病（RIHD）已成为临床关注的焦点。RIHD会对心脏结构、传导系统和循环系统造成严重的不可逆损伤，显著影响患者的健康与生活质量。目前，尽管药物干预（如他汀类药物、ACEI和抗氧化剂）在减轻放射损伤方面表现出一定的效果，但尚无有效的根本治疗手段，手术干预在多数情况下是无法避免的。
1. 辐射诱导的心脏类器官损伤模型成功建立
使用20 Gy X射线照射成功构建了辐射诱导的心脏类器官损伤模型（RIHD）。
模型表现出显著的心脏类器官死亡率增加、能量代谢下降、钙瞬变紊乱，以及线粒体和肌原纤维结构损伤。
2. UCMSCs-sEVs的治疗效果
●改善能量代谢：UCMSCs-sEVs治疗显著提高了线粒体的基础呼吸、备用呼吸和ATP产生能力，恢复了心脏类器官的能量代谢功能。
●修复超微结构：治疗组线粒体功能和形态显著改善，减少了空泡化和自噬现象；肌原纤维排列恢复正常，心脏类器官的超微结构得到了保护。
●缓解氧化应激：UCMSCs-sEVs降低了辐射损伤引起的线粒体ROS水平，恢复了线粒体膜电位，减少了辐射引起的氧化应激损伤。
●恢复钙信号稳态：治疗后钙瞬变的振幅、频率及传导速度得以恢复，钙信号紊乱及心律异常的风险降低。
●保护心脏功能：在小鼠模型中，UCMSCs-sEVs改善了放射引起的心肌酶谱异常，显著提高了左心室射血分数（LVEF）和缩短分数（LVFS）。
3. 分子机制分析
●RNA测序显示，辐射损伤引起了氧化磷酸化和p53信号通路的显著变化。UCMSCs-sEVs通过调节这些通路，恢复了能量代谢和抗凋亡能力。
●研究还首次发现辐射诱导了心脏类器官中的铜代谢紊乱，铜代谢相关基因表达异常可能加剧了辐射损伤。UCMSCs-sEVs能够逆转这些异常。
总之，作者的研究揭示了UCMSCs-sEVs具有良好的安全性和多功能性，为RIHD的治疗提供了一种新策略。未来，sEVs可能成为放射性心脏病的有效治疗选择。本研究侧重于基因表达水平，未深入探讨蛋白质表达变化和铜代谢与细胞死亡机制的具体关联。未来研究还需要进一步验证UCMSCs-sEVs在临床环境中的有效性，并探讨辐射诱导的铜代谢紊乱的机制及其在RIHD中的作用。
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