文献来源：Xia L, Zhang C, Lv N, et al. AdMSC-derived exosomes alleviate acute lung injury via transferring mitochondrial component to improve homeostasis of alveolar macrophages. Theranostics. 2022;12(6):2928-2947. Published 2022 Mar 21. doi:10.7150/thno.69533南京中医药大学史丽云教授课题组研究揭示了脂肪间充质干细胞来源的外泌体（AdMSC-Exos）通过向肺泡巨噬细胞转移线粒体成分（特别是mtDNA），改善其线粒体功能，从而减轻急性肺损伤（ALI）的炎症反应和组织损伤。

 

研究背景及目的

急性肺损伤（ALI） 是一种临床常见综合征，可由肺炎、败血症等多种因素引起，常发展为急性呼吸窘迫综合征（ARDS）。ARDS的死亡率高达 35-55%，且缺乏有效的药物治疗。肺泡巨噬细胞（AMs）在维持肺稳态和清除炎症中起关键作用。研究表明，在ALI发病过程中，巨噬细胞存在线粒体功能障碍（如形态破坏、膜电位下降、活性氧增多），这与促炎表型的转化密切相关。间充质干细胞（MSCs）具有免疫调节作用，但存在安全性、伦理和来源等问题。相比干细胞，其分泌的外泌体（Exos）具有低免疫原性、无致瘤性、高安全性等优势，被认为是更有前景的无细胞治疗方案。

基于以上现状，本研究旨在探究人脂肪间充质干细胞来源的外泌体（AdMSC-Exos）能否通过向受损AMs转移线粒体成分（mtDNA/蛋白），恢复线粒体功能与代谢稳态，诱导抗炎表型转化，从而减轻LPS诱导的小鼠ALI。

 

核心机制

①LPS诱导ALI（急性肺损伤）时，肺泡巨噬细胞（AMs）线粒体损伤、功能紊乱、过度活化（M1促炎），释放大量TNF-α、IL-1β，驱动肺组织炎症、水肿、损伤。AdMSC-Exos（从脂肪组织中分离的间充质干细胞所分泌的外泌体）携带线粒体组分（mtDNA、膜蛋白、呼吸链复合物），可被巨噬细胞摄取、补充受损线粒体、恢复氧化磷酸化、降低线粒体ROS、促进向抗炎M2型极化，最终减轻ALI。

②关键科学问题：AdMSC-Exos的肺保护作用是否必须通过肺泡巨噬细胞实现？用氯膦酸盐脂质体清除肺泡巨噬细胞，验证依赖关系。

AdMSC-Exos→被AMs内吞→转移线粒体组分→修复AMs线粒体膜电位、ATP、mtDNA、OXPHOS→抑制NF-κB/JNK炎症通路→减少促炎因子、增加IL-10/Arg-1→缓解肺炎症、水肿、病理损伤。

 

研究要点

1. 外泌体分离与鉴定：从人脂肪间充质干细胞中提取外泌体，鉴定其形态、大小和标志物。

2. 线粒体成分转移验证：通过Mito Tracker标记和共聚焦显微镜验证AdMSC-Exos将线粒体成分转移至巨噬细胞。线粒体功能修复：检测巨噬细胞在接受Exos后mtDNA拷贝数、ATP生成、膜电位、ROS水平、氧化磷酸化（OXPHOS）等指标的变化。

3. 巨噬细胞表型转化：分析炎症因子（IL-1β、TNF-α、iNOS）和抗炎因子（IL-10、Arg-1）表达，以及M1/M2标志物变化。信号通路分析：检测NF-κB和MAPK通路活化情况。

4. 动物模型验证：在LPS诱导的ALI小鼠模型中评估AdMSC-Exos的治疗效果，包括病理评分、炎症细胞浸润、存活率等。

5. 巨噬细胞依赖性验证：通过氯膦酸盐脂质体清除肺泡巨噬细胞，验证其在AdMSC-Exos保护作用中的必要性

 

 

巨噬细胞清除剂实验

1.实验材料与试剂动物：雄性C57BL/6小鼠，6-8周龄，n=5/组。

清除剂：氯膦酸盐脂质体（40337ES），对照用PBS脂质体（40338ES）。

造模：LPS  1mg/kg（60748ES），气管内滴注诱导ALI。

干预：AdMSC-Exos（10μg/只），LPS（60748ES）造模后4h，尾静脉注射；对照注射PBS。

2.实验时间线与操作流程

①第-24h（清除预处理）：小鼠麻醉，鼻腔滴注100μL氯膦酸盐脂质体或PBS脂质体，特异性清除肺泡巨噬细胞（AMs）。

②第0h（ALI造模）：24h后，气管内滴注LPS（1mg/kg），建立急性肺损伤模型。

③第4h（外泌体干预）：LPS后4h，尾静脉注射AdMSC‑Exos（10μg）或PBS。

④第24h（取材检测）：造模24h后，处死小鼠，收集支气管肺泡灌洗液（BALF）、肺组织

 

3.检测：

流式：BALF中AMs（CD11c⁺,SiglecF⁺，CD11b⁺,CD64）清除效率。

4.实验分组（4组，n=5）

①Sham组：PBS脂质体+PBS+PBS

②LPS组：PBS脂质体+LPS+PBS

③LPS+Exos组：PBS脂质体+LPS+AdMSC‑Exos

④LPS+Exos+Clodronate组：氯膦酸盐脂质体+LPS+AdMSC‑Exos

5.清除效率验证

流式检测BALF中CD11c⁺,SiglecF⁺，肺泡巨噬细胞比例：

①PBS脂质体对照组：AMs比例正常◦

②氯膦酸盐脂质体组：AMs清除率≈90%，证明清除有效、特异性

 

 

6.结果

①AMs完整时（LPS+Exos）：外泌体显著减轻肺病理损伤、降低MPO、BALF蛋白/炎症细胞、促炎因子，提升抗炎因子。

②清除AMs后（LPS+Exos+Clodronate）：AdMSC‑Exos的肺保护作用几乎完全消失，肺损伤、炎症水平与LPS组无差异

证明：AdMSC‑Exos缓解ALI的作用，必须依赖肺泡巨噬细胞，核心机制是靶向修复AMs线粒体稳态。

 

实验注意事项

1.清除方式：鼻腔滴注优于腹腔注射——靶向肺内、特异性清除肺泡巨噬细胞，减少对全身单核/巨噬细胞的影响。

2.时间窗口：造模前24h清除，保证AMs充分清除、不影响后续LPS诱导的炎症反应。

3.对照设置：必须设PBS脂质体对照，排除脂质体本身的非特异性影响。

4.流式鉴定：严格用CD11c⁺SiglecF⁺gate鉴定肺泡巨噬细胞，区分间质/循环巨噬细胞（CD11b⁺F4/80⁺）。

 

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