TGF-β1-modified MSC-derived exosomal miR-135b attenuates cartilage injury via promoting M2 synovial macrophage polarization by targeting MAPK6

استئوآرتریت (OA) شایع‌ترین بیماری مفصلی با نتیجه درمانی نامطلوب است و با تخریب غضروف مفصلی و التهاب سینوویال مشخص می‌شود. در این تحقیق، سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان (BMSCs) از مغز استخوان موش صحرایی و اگزوئوزم‌های مشتق از BMSC (BMSCs-Exo) با موفقیت جدا شدند. ثابت شد که miR-135b به‌طور بالا در اگزوئوزم‌های مشتق از BMSC تحریک‌شده با TGF-β1 (BMSCs-ExoTGF-β1) بیان می‌شود. سپس، نتایج ما نشان داد که BMSCs-ExoTGF-β1 افزایش عوامل پیش‌التهابی ناشی از OA در سرم موش صحرایی و آسیب در بافت‌های غضروف را کاهش داد، که با کاهش miR-135b معکوس شد. به‌طور بعدی، مشاهده کردیم که پولاریزاسیون M1 ماکروفاژهای سینوویال (SMs) ناشی از OA توسط BMSCs-ExoTGF-β1 مهار شد، و این اثر BMSCs-ExoTGF-β1 با کاهش miR-135b محدود شد. همچنین نشان دادیم که پولاریزاسیون M2 ماکروفاژهای سینوویال می‌تواند توسط شبیه‌سازهای miR-135b القا شود.علاوه بر این، ما دریافتیم که اثر تسهیلی miR-135b و BMSCs-ExoTGF-β1 بر قطبی شدن M2 SMs با افزایش MAPK6 معکوس شد. به طور کلی، داده‌های ما نشان داد که BMSCs-ExoTGF-β1 با حمل miR-135b با بیان زیاد، آسیب غضروف را در موش‌های OA کاهش داد. از نظر مکانیکی، miR-135b از طریق هدف قرار دادن MAPK6، قطبی شدن M2 سلول‌های SMs را ترویج می‌کند و بدین ترتیب آسیب غضروف را بهبود می‌بخشد. مطالعه ما یک مکانیزم تنظیمی جدید BMSCs-Exo در توسعه OA ارائه کرد و یک هدف درمانی بالقوه جدید برای OA را آشکار ساخت.

Osteoarthritis (OA) is the most common joint disease with an unsatisfactory therapy outcome and characterized by the degradation of articular cartilage and synovial inflammation. Here, we isolated bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) from rat’s bone marrow and BMSC-derived exospore (BMSCs-Exo) from BMSCs successfully. MiR-135b was proved to be highly expressed in TGF-β1-stimulated BMSC-derived exospores (BMSCs-ExoTGF-β1). Then, our results demonstrated that BMSCs-ExoTGF-β1 reduced OA-induced up regulation of pro-inflammatory factors in rat’s serum and damage in cartilage tissues, which was then reversed by miR-135b decreasing. Subsequently, we found that the OA-resulted M1 polarization of synovial macrophages (SMs) was repressed by BMSCs-ExoTGF-β1, this effect of BMSCs-ExoTGF-β1 was limited by miR-135b decreasing. We also proved that M2 polarization of SMs can be induced by miR-135b mimics. Furthermore, we found that the promotory effect of miR-135b and BMSCs-ExoTGF-β1 on M2 SMs polarization was reversed by increasing of MAPK6. Overall, our data showed that BMSCs-ExoTGF-β1 attenuated cartilage damage in OA rats through carrying highly expressed miR-135b. Mechanistically, miR-135b promoted M2 polarization of SMs through targeting MAPK6, thus improving cartilage damage. Our study provided a novel regulatory mechanism of BMSCs-Exo in OA development and revealed a new potential treatment target of OA.