EPO修饰骨髓间充质干细胞通过HO-1上调增强线粒体激活与转移缓解哮喘炎症

　　本研究针对哮喘中线粒体功能障碍导致气道上皮细胞损伤这一关键问题，开展了EPO修饰骨髓间充质干细胞（EPO-BM-MSCs）通过隧道纳米管（TNT）介导线粒体转移的机制研究。结果表明EPO-BM-MSCs通过上调HO-1表达，增强Miro1和M-sec介导的线粒体转移能力，显著改善OVA诱导的哮喘小鼠气道炎症和线粒体功能，为哮喘治疗提供了新的细胞治疗策略。

　　

哮喘作为一种慢性气道炎症性疾病，全球患者数量持续增长，其发病机制涉及遗传、环境、免疫调节异常等多重因素。近年来研究发现，气道上皮细胞线粒体功能障碍是哮喘发病的重要环节，线粒体作为细胞能量工厂和凋亡调控中心，其功能异常会导致活性氧（ROS）过度产生、细胞代谢紊乱和炎症反应加剧。然而当前临床主要依赖支气管扩张剂和抗炎药物，对线粒体功能障碍的针对性治疗手段仍属空白。

针对这一难题，张尧等人发表在《Molecular Medicine》的研究开创性地探索了EPO修饰骨髓间充质干细胞（EPO-BM-MSCs）通过线粒体转移机制改善哮喘炎症的新策略。研究人员通过构建卵清蛋白（OVA）诱导的哮喘小鼠模型和氯化钴（CoCl₂）处理的mtCC1-2细胞系，采用细胞共培养、流式细胞术、免疫印迹、荧光显微镜等技术手段，系统阐述了EPO-BM-MSCs通过隧道纳米管（TNT）介导的线粒体转移机制及其分子调控通路。

研究团队采用的关键技术方法包括：通过慢病毒载体构建EPO基因修饰的BM-MSCs；建立OVA诱导的小鼠哮喘模型和CoCl₂诱导的细胞损伤模型；使用荧光标记（GFP、MitoTracker、CFSE）追踪线粒体转移；采用流式细胞术检测线粒体膜电位（MMP）和活性氧（ROS）水平；通过免疫印迹分析关键蛋白表达；利用特异性抑制剂（Gap26、SnPPIX）和基因沉默（siRNA）技术验证分子机制。

EPO-BM-MSCs减轻OVA诱导的哮喘小鼠气道炎症

通过苏木精-伊红（H&E）染色发现，OVA组小鼠支气管周围出现大量炎症细胞浸润，而EPO-BM-MSCs治疗组炎症评分显著降低。支气管肺泡灌洗液（BALF）细胞计数显示，EPO-BM-MSCs治疗显著减少嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、巨噬细胞和淋巴细胞数量。ELISA检测表明Th2细胞因子（IL-4、IL-5、IL-13）和上皮源性细胞因子（TSLP、IL-33）水平明显下降，且EPO-BM-MSCs效果优于普通BM-MSCs。

EPO-BM-MSCs改善哮喘小鼠肺上皮线粒体功能

采用GFP标记的EPO-BM-MSCs追踪发现，移植后细胞在肺组织内存活时间超过4天。流式细胞术检测显示OVA组线粒体膜电位（MMP）显著降低，而EPO-BM-MSCs治疗可恢复MMP水平。免疫印迹分析表明，EPO-BM-MSCs治疗组凋亡相关蛋白（caspase 3、caspase 9）的活化形式表达减少。

EPO-BM-MSCs减轻CoCl₂诱导的mtCC1-2细胞线粒体功能障碍

体外实验表明，CoCl₂刺激导致mtCC1-2细胞ROS水平升高和MMP降低，而与EPO-BM-MSCs共培养后这些指标得到显著改善。使用TNT形成抑制剂Gap26处理后，EPO-BM-MSCs的保护作用被部分逆转，提示TNT介导的线粒体转移是关键机制。

EPO-BM-MSCs通过TNT向上皮细胞捐赠线粒体

荧光显微镜观察发现，CoCl₂刺激的mtCC1-2细胞与EPO-BM-MSCs间形成大量TNT结构。共培养4小时后即可检测到线粒体从EPO-BM-MSCs向mtCC1-2细胞转移，24小时转移率达到峰值。体内实验进一步证实，经气管移植mGFP标记的EPO-BM-MSCs后，肺上皮细胞中可检测到GFP标记的线粒体。

HO-1上调增强EPO-BM-MSCs的线粒体转移和抗炎功效

免疫印迹显示EPO-BM-MSCs中血红素加氧酶-1（HO-1）表达显著高于普通BM-MSCs。使用HO-1抑制剂SnPPIX处理后，EPO-BM-MSCs的线粒体转移能力和抗炎效果均被削弱。动物实验证实SnPPIX可逆转EPO-BM-MSCs对气道炎症、黏液分泌（MUC5AC、MUC5B）和细胞因子水平的改善作用。

M-sec和Miro1参与EPO-BM-MSCs的线粒体转移

机制研究表明，EPO-BM-MSCs中M-sec（TNT形成关键蛋白）和Miro1（线粒体运动调控蛋白）表达上调。基因沉默M-sec可抑制TNT形成，沉默Miro1则降低线粒体转移效率，证实这两个分子在EPO-BM-MSCs线粒体捐赠过程中发挥重要作用。

本研究深入揭示了EPO-BM-MSCs通过HO-1/M-sec/Miro1信号轴增强线粒体转移能力，从而改善气道上皮细胞线粒体功能、缓解哮喘炎症的分子机制。该研究不仅为哮喘治疗提供了新的细胞治疗策略，也为间充质干细胞线粒体转移机制的临床应用提供了重要理论依据。特别值得注意的是，EPO修饰显著提升了BM-MSCs的治疗效果，通过增强线粒体生物能量支持和抗氧化应激能力，为靶向线粒体功能障碍的呼吸系统疾病治疗开辟了新途径。

研究发现的TNT介导的线粒体转移机制，以及HO-1在调控这一过程中的核心作用，为开发基于线粒体治疗的创新方案奠定了坚实基础。未来研究可进一步探索EPO-BM-MSCs在临床转化中的安全性、最佳给药方案和长期疗效，推动这一 promising治疗策略向临床应用迈进。