影响因子 IF=18

Abstract

Diabetes mellitus is a chronically inflamed disease that predisposes to delayed fracture healing. Macrophages play a key role in the process of fracture healing by undergoing polarization into either M1 or M2 subtypes, which respectively exhibit pro-inflammatory or anti-inflammatory functions. Therefore, modulation of macrophage polarization to the M2 subtype is beneficial for fracture healing. Exosomes perform an important role in improving the osteoimmune microenvironment due to their extremely low immunogenicity and high bioactivity. In this study, we extracted the M2-exosomes and used them to intervene the bone repair in diabetic fractures. The results showed that M2-exosomes significantly modulate the osteoimmune microenvironment by decreasing the proportion of M1 macrophages, thereby accelerating diabetic fracture healing. We further confirmed that M2-exosomes induced the conversion of M1 macrophages into M2 macrophages by stimulating the PI3K/AKT pathway. Our study offers a fresh perspective and a potential therapeutic approach for M2-exosomes to improve diabetic fracture healing.

摘要：

糖尿病是一种慢性炎症性疾病，容易导致骨折愈合延迟。巨噬细胞在骨折愈合过程中起着关键作用，它们可以极化为M1或M2亚型，分别表现出促炎或抗炎功能。因此，将巨噬细胞极化为M2亚型对骨折愈合是有益的。外泌体由于其极低的免疫原性和高生物活性，在改善骨免疫微环境中发挥着重要作用。在本研究中，我们提取了M2型外泌体，并将其用于干预糖尿病骨折的骨修复。结果表明，M2型外泌体通过减少M1型巨噬细胞的比例，显著调节了骨免疫微环境，从而加速了糖尿病骨折的愈合。我们进一步确认了M2型外泌体通过刺激PI3K/AKT信号通路诱导M1型巨噬细胞转化为M2型巨噬细胞。我们的研究为M2型外泌体改善糖尿病骨折愈合提供了新的视角和潜在的治疗途径。

总结

1、糖尿病骨折愈合延迟：研究使用db/db糖尿病小鼠模型，发现与正常小鼠相比，糖尿病小鼠的骨折愈合明显延迟。

2、巨噬细胞极化失衡：糖尿病骨折愈合过程中，M1型巨噬细胞比例增加，而M2型巨噬细胞比例减少，导致巨噬细胞极化失衡。

3、M2-exosomes的提取和特性：研究者从M2型巨噬细胞中提取了外泌体，并对其进行了表征。这些外泌体主要在50-150纳米之间，表达特定的表面蛋白。

4、M2-exosomes促进巨噬细胞重编程：体外实验表明，M2-exosomes能够通过PI3K/AKT信号通路，促进M1型巨噬细胞向M2型巨噬细胞的转化。

 5、M2-exosomes促进糖尿病骨折愈合：在糖尿病小鼠模型中，M2-exosomes的局部注射显著加速了骨折愈合过程。

 6、M2-exosomes的潜在机制：M2-exosomes通过激活PI3K/AKT信号通路，促进M1型巨噬细胞向M2型巨噬细胞的转化，从而改善了糖尿病骨折的骨免疫微环境。

 7、研究局限性：尽管研究揭示了M2-exosomes在改善糖尿病骨免疫微环境中的作用，但仍不清楚M2-exosomes中哪些成分负责刺激M1型巨噬细胞中的PI3K/AKT信号通路。

 8、未来研究方向：未来的研究需要确定特定miRNA或蛋白质在巨噬细胞重编程过程中的作用，并提高M2型巨噬细胞产生外泌体的能力，以便于临床应用。

参考文献：Wang Y, Lin Q, Zhang H, Wang S, Cui J, Hu Y, Liu J, Li M, Zhang K, Zhou F, Jing Y, Geng Z, Su J. M2 macrophage-derived exosomes promote diabetic fracture healing by acting as an immunomodulator. Bioact Mater. 2023 Jun 1;28:273-283. doi: 10.1016/j.bioactmat.2023.05.018. PMID: 37303851; PMCID: PMC10247878.