《AHM》3D水凝膠支架+低氧誘導干細胞外泌體修復海綿體損傷

Pub Date：2024-07-15

DOI：10.1002/adhm.202401406

Background

1.疾病背景：在臨床實踐中，男性外生殖器的各種先天性異常、陰莖腫瘤切除手術、由會陰創(chuàng)傷引起的陰莖缺陷、血管性勃起功能障礙以及佩羅尼病（又稱陰莖纖維瘤病）等，都需要通過陰莖海綿體重建手術來修復陰莖的生理結構和功能缺陷。

2.現有研究的不足：由于陰莖海綿體組織稀缺，旨在恢復正常生理功能并兼顧美觀的陰莖重建手術極具挑戰(zhàn)性和難度。鑒于供體種族背景、疾病傳播及免疫排斥風險等因素，異體陰莖移植引發(fā)了諸多倫理爭議。

3.本研究設計的材料與主要內容：研究利用了缺氧外泌體修飾交聯了沒食子兒茶素沒食子酸酯的水凝膠構建成HE-GelMA-EGCG。缺氧外泌體在促進血管生成方面具有優(yōu)勢，沒食子兒茶素沒食子酸酯能夠提高3D打印甲基丙烯酸明膠（GelMA）水凝膠支架的機械性能。GelMA- EGCG支架不僅恢復了陰莖的生殖功能，還通過促進組織和新血管的生成成功繁殖了后代。這種外泌體修飾的3D打印陰莖海綿體生物支架代表了一種新的無細胞海綿體修復策略，具有良好的臨床轉化潛力。

Result ＆ Figure

1.GelMA-EGCG支架的制備與表征：

*圖1：通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察GelMA和GelMA-EGCG的微觀結構；拉伸和壓縮實驗測定機械性能；活死實驗測定GelMA-EGCG在HUVEC的生物相容性。

2.從肌肉來源的干細胞中提取和鑒定外泌體及其增殖和血管生成功能試驗：

*圖2：通過透射電子顯微鏡（TEM）觀察外泌體的形貌；納米顆粒跟蹤分析（NAT）分析納米顆粒的粒徑；蛋白免疫印跡法（WB）分析外泌體的TSG101、CD63和CD81的蛋白質水平；共聚焦觀察HUVECs的攝取；免疫熒光、WB和qPCR分析VEGF、CD31的表達；Transwell評估處理后HUVEC的遷移能力。

3.富集miR-21-5p的H-Exos通過靶向PDCD4基因3’非翻譯區(qū)，顯著增強了人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）的增殖能力、遷移能力和管狀結構形成能力：

*圖3：通過火山圖、熱圖和qPCR分析N-Exos與H-Exos的miRNA；熒光素酶實驗確認miR-21-5p靶向PDCD4的能力；WB、qPCR檢測不同處理后PDCD4的表達水平；EdU實驗探究PDCD4對HUVECs增殖的影響；顯微鏡觀察不同處理后HUVECs的管狀結構形成情況；WB和qPCR檢測血管內皮因子的表達水平。

4.建立兔海綿體損傷模型及多普勒超聲和磁共振成像修復評價：

*圖4：通過SEM觀察負載外泌體的3D打印GelMA-EGCG支架；多普勒超聲和核磁共振評估術后28天陰莖修復情況。

5.檢測修復后的海綿體內壓力（ICP）和平均動脈壓（MAP）：

*圖5：通過比較ICP/MAP數值對修復后的陰莖勃起功能進行評估。

6.陰莖海綿體內血管形成的組織學評估和交配評估：

*圖6：通過α-SAM、CD31和HE染色評估血管生成情況；交配實驗評估損傷陰莖修復后的勃起和射精功能。

Reference

Peng T, Chai M, Chen Z, et al. Exosomes from Hypoxia Preconditioned Muscle-Derived Stem Cells Enhance Cell-Free Corpus Cavernosa Angiogenesis and Reproductive Function Recovery. Adv Healthc Mater. 2024;13(28):e2401406.