骨髓间充质干细胞外泌体miR-223通过靶向LACC1调控巨噬细胞焦亡在骨髓炎中的作用机制

本研究聚焦于骨髓炎(OM)中巨噬细胞过度焦亡(pyroptosis)加剧炎症损伤的临床难题，研究人员通过开展"BMSCs外泌体来源的miR-223调控巨噬细胞焦亡"的主题研究，发现miR-223可通过靶向LACC1抑制NLRP3/caspase-1通路，显著降低LPS诱导的巨噬细胞焦亡和炎症因子释放。该研究首次揭示BMSCs-exo/miR-223/LACC1轴在OM中的保护作用，为开发基于外泌体的OM靶向治疗提供新策略。

骨髓炎是一种由微生物病原体引起的严重骨科感染性疾病，其特征是持续的炎症反应和进行性骨破坏。当前临床诊断主要依赖影像学检查、微生物培养和血清学标志物检测，但由于其临床表现多样且易与其他骨病重叠，早期准确诊断仍面临挑战。传统治疗通常需要长期全身抗生素治疗联合手术清创，然而抗生素耐药性和细菌生物膜的形成使得治疗更加复杂，导致高复发率和不良预后。近年来研究发现，巨噬细胞作为关键免疫细胞，在骨髓炎的病理过程中扮演着双重角色：既是抵御感染的早期防御者，又是炎症性骨损伤的关键介质。特别是巨噬细胞焦亡——一种caspase-1依赖的炎症性程序性细胞死亡方式，通过释放大量IL-1β和IL-18等促炎因子，加剧细胞因子风暴并促进组织损伤，成为骨髓炎治疗的新靶点。

骨髓间充质干细胞(BMSCs)因其具有免疫调节、再生和抗炎能力而备受关注。越来越多的证据表明，这些效应很大程度上由BMSCs衍生的外泌体介导。外泌体是纳米级的细胞外囊泡(30-100 nm)，通过将蛋白质、mRNA和microRNA等生物活性分子转移至受体细胞，作为重要的细胞间通讯载体。其中，miR-223是一种在炎症过程中发挥重要作用的microRNA，在骨髓炎患者中表达失调，但其具体机制尚未明确。为此，研究人员在《Scientific Reports》上发表了最新研究成果，系统探讨了BMSCs来源的外泌体携带miR-223调控巨噬细胞焦亡的分子机制。

本研究采用的技术方法主要包括：收集10例OM患者和10例骨折患者的血浆样本进行miR-223表达检测；通过超速离心法从BMSCs培养上清中分离外泌体，并利用透射电镜(TEM)和纳米颗粒跟踪分析(NTA)进行表征；使用LPS诱导建立体外炎症模型；通过细胞计数试剂盒(CCK-8)、流式细胞术、TUNEL染色、ELISA和Western blot等技术评估外泌体对巨噬细胞存活、凋亡和焦亡的影响；采用双荧光素酶报告基因实验验证miR-223与LACC1的靶向关系。

MiR-223在OM及其BMSCs来源的外泌体中低表达

研究人员首先收集了OM患者和对照组的血液样本，发现OM患者中miR-223表达显著降低。为模拟OM环境，使用LPS处理BMSCs后，同样观察到miR-223表达下降。通过转染miR-223 mimics构建过表达miR-223的BMSCs，并从中提取外泌体(miR-223 exo)。透射电镜显示外泌体呈圆形双膜结构，纳米颗粒跟踪分析显示粒径分布在100-200 nm范围内，Western blot验证了外泌体标志物CD63和TSG101的表达。外泌体摄取实验证实，BMSCs来源的外泌体可被巨噬细胞有效内化。

BMSCs来源的外泌体通过携带miR-223抑制巨噬细胞增殖和焦亡

在LPS诱导的巨噬细胞炎症模型中，miR-223 exo较NC exo更能显著提高巨噬细胞中miR-223表达水平。CCK-8实验显示miR-223 exo可有效改善LPS处理后巨噬细胞活力，流式细胞术和TUNEL染色表明miR-223 exo能显著减少LPS诱导的巨噬细胞凋亡。进一步研究发现，LPS刺激可促进巨噬细胞释放IL-1β、TNF-α和IL-18等炎症因子，并上调焦亡标志物cleaved GSDMD、cleaved caspase-1和NLRP3的表达，而miR-223 exo处理能显著逆转这些效应。免疫荧光结果证实miR-223 exo可降低caspase-1表达。

BMSCs来源的外泌体miR-223通过靶向LACC1调控巨噬细胞焦亡

通过TargetScan预测发现miR-223可与LACC1的3'-UTR结合，双荧光素酶报告实验证实miR-223 mimics可显著抑制野生型LACC1的荧光素酶活性。LPS处理可显著提高巨噬细胞中LACC1的mRNA和蛋白表达水平。在巨噬细胞中同时转染miR-223 mimics和LACC1过表达质粒，发现miR-223过表达可降低LPS诱导的巨噬细胞中LACC1表达，而LACC1过表达则可逆转miR-223对细胞活力、炎症因子释放和焦亡相关蛋白表达的抑制作用。

P<0.001.(B) The protein expression of LACC1 in LPS-induced macrophages was analyzed by WB.(C) Luciferase activities were measured by a dual luciferase reporter in 293T cells co-transfected with luciferase reporter plasmids with wild type 3'UTR of LACC1 or mutant 3'UTR of LACC1 and miR-223 mimics or NC. One-way ANOVA with Dunnett's multiple comparison test,P<0.001,ns: non-statistically significant.(D) The mRNA expression of LACC1 in LPS-induced macrophages treated with miR-223 mimics or LACC1 OE was analyzed by RT-qPCR. One-way ANOVA with Dunnett's multiple comparison test,P<0.05,P<0.01,P<0.001.(E) The protien expression of LACC1 in LPS-induced macrophages treated with miR-223 mimics or LACC1 OE was analyzed by WB.(F)The cell viability of LPS-induced macrophages treated with miR-223 mimics or LACC1 OE was detected by CCK-8 assay. One-way ANOVA with Dunnett's multiple comparison test,P<0.01,P<0.001.(G)The levels of inflammatory product IL-1β, TNF-α, and IL-18 in cell lysates from LPS-induced macrophages treated with miR-223 mimics or LACC1 OE was analyzed by ELISA. One-way ANOVA with Dunnett's multiple comparison test,P<0.01,**P<0.001.(H) The protein expression of Cleaved Gasdermin D,Cleaved Caspase-1, and NLRP3 in LPS-induced macrophages treated with miR-223 mimics or LACC1 OE was analyzed by WB.LPS+miR-NC+NC-OE means macrophages(CPH-168 or RAW264.7) transfected with NC mimic and NC-OE after LPS treatment; LPS+miR-223+NC-OE means macrophages(CPH-168 or RAW264.7) transfected with miR-223 mimic and NC-OE after LPS treatment; LPS+miR-NC+LACC1 means macrophages(CPH-168 or RAW264.7) transfected with NC mimic and LACC1-OE after LPS treatment;LPS+miR-223-NC+LACC1 means macrophages(CPH-168 or RAW264.7) transfected with miR-223 mimic and LACC1-OE after LPS treatment.'>

研究结论表明，BMSCs来源的外泌体通过携带miR-223在骨髓炎中发挥保护作用，其机制是通过靶向LACC1调控caspase-1依赖的巨噬细胞焦亡过程。该研究首次揭示了BMSCs-exo/miR-223/LACC1轴在骨髓炎中的重要作用，为理解骨髓炎的发病机制提供了新视角，也为开发基于外泌体的治疗策略奠定了理论基础。尽管该研究存在缺乏体内实验验证等局限性，但为未来探索外泌体在免疫调节和骨修复中的临床应用提供了有价值的方向。