TGα2β-modified adipose-derived stem cell exosomes regulate collagen synthesis in fibroblasts and enhance chronic ulcerative wound repair through the ILK/AKT signaling pathway.

چکیده اصلی

BACKGROUND: Chronic ulcerative wounds, particularly diabetic foot ulcers, present a significant clinical challenge owing to their complex pathophysiology and limited response to conventional therapies. Although exosomes derived from adipose-derived mesenchymal stem cells (ADSC-exos) have shown promise in promoting tissue repair, the specific mechanisms underlying their effects, particularly their involvement in the integrin-linked kinase (ILK)/AKT signaling pathway, remain poorly elucidated. OBJECTIVES: This study aimed to elucidate whether exosomes from ADSCs modified with ITGα2β (ITGα2β-ADSC-exos) enhance chronic ulcerative wound healing by modulating fibroblast collagen synthesis via the ILK/AKT signaling axis. METHODS: ITGα2β-ADSC-exos were characterized using transmission electron microscopy, nanoparticle tracking analysis and Western blotting. Their effects on ILK/AKT pathway activation, migration and collagen production in fibroblasts were assessed in-vitro. For in-vivo validation, a diabetic rat model with full-thickness skin wounds was established and randomly allocated into five groups: Control (PBS), unmodified exosomes, ITGα2β-Modified exosomes (ITG-Exo), ITG-Exo co-administered with the ILK inhibitor QLT0267 and ITG-Exo co-administered with the AKT inhibitor MK-2206. Wound healing progression, histological changes, microvessel density (via CD31 immunohistochemistry) and the expression of pathway-related proteins (p-AKT, COL1A1, COL3A1) were evaluated. RESULTS: ITGα2β modification enhanced the levels of characteristic markers and the yield of ADSC-exos. These modified exosomes potently activated the ILK/AKT pathway in fibroblasts, subsequently promoting fibroblast proliferation, migration and the synthesis of type I and III collagen. In diabetic rats, ITGα2β-ADSC-exos significantly accelerated wound closure, improved granulation tissue formation and increased microvessel density. Crucially, these therapeutic effects were entirely abrogated by co-administration of either the ILK inhibitor QLT0267 or the AKT inhibitor MK-2206, which instead exacerbated tissue vacuolization and inflammation. Western blot analysis confirmed that the pro-healing effects correlated with upregulation of p-AKT and collagen proteins. CONCLUSION: ITGα2β-modified ADSC-exos regulate collagen synthesis in fibroblasts and facilitate chronic ulcerative wound healing via the ILK/AKT signaling pathway.

ترجمه فارسی چکیده

پس‌زمینه: زخم‌های مزمن، به‌ویژه زخم‌های پا دیابتی، چالش بالینی مهمی را به دلیل فیزیولوژی‌پاتولوژی پیچیده و پاسخ محدود به درمان‌های متداول ایجاد می‌کنند. اکسوزوم‌های استروم‌ال‌ویسکولار حاصل از سلول‌های بنیادی چربی (ADSC-exos) در بهبود ترمیم بافت نشان داده‌اند، اما مکانیسم‌های دقیق آن‌ها، به‌ویژه درگیرگی در مسیر سیگنالینگ ILK/AKT، هنوز به‌طور کامل روشن نشده است. اهداف: این مطالعه هدف داشت بررسی اینکه آیا اکسوزوم‌های ADSC که با ITGα2β اصلاح شده‌اند (ITGα2β-ADSC-exos) بهبود زخم‌های مزمن را از طریق محور ILK/AKT با تنظیم سنتز کلاژن فیبروبلاست‌ها تقویت می‌کنند یا خیر. روش‌ها: ITGα2β-ADSC-exos با میکروسکوپ الکترونی عبوری، آنالیز ردیابی ذرات نانو و وسترن بلات مشخصات‌بندی شدند. اثرات آن‌ها بر فعال‌سازی مسیر ILK/AKT، مهاجرت و تولید کلاژن در فیبروبلاست‌ها در محیط آزمایشگاهی ارزیابی شد. برای تأیید درون‌زمانی، مدل موش دیابتی با زخم‌های پوستی ضخامت کامل ایجاد شد و به پنج گروه تصادفی تقسیم شد: کنترل (PBS)، اکسوزوم‌های غیراصلاح شده، اکسوزوم‌های اصلاح شده ITGα2β (ITG-Exo)، ITG-Exو همراه با مهارکننده ILK QLT0267 و ITG-Exو همراه با مهارکننده AKT MK-2206. پیشرفت ترمیم زخم، تغییرات بافت‌شناسی، تراکم رگ‌های میکرو (از طریق ایمونوهیستوشیمی CD31) و بیان پروتئین‌های مرتبط با مسیر (p-AKT، COL1A1، COL3A1) ارزیابی شد. نتایج: اصلاح ITGα2β سطوح مارکرهای مشخص و بهره‌وری ADSC-exos را افزایش داد. این اکسوزوم‌های اصلاح شده به طور قوی مسیر ILK/AKT را در فیبروبلاست‌ها فعال کردند که منجر به تقویت تکثیر، مهاجرت و سنتز کلاژن نوع I و III شد. در موش‌های دیابتی، ITGα2β-ADSC-exos به طور معنی‌داری بسته شدن زخم را تسریع کرد، تشکیل بافت گرانولاسیون را بهبود داد و تراکم رگ‌های میکرو را افزایش داد. به‌طور حیاتی، این اثرات درمانی به‌طور کامل با هم‌تقویت (co-administration) هر یک از مهارکننده‌های ILQ0267 یا MK-2206 خنثی شد، در حالی که باعث تشدید حفرات و التهاب بافت شد. آنالیز وسترن بلات تأیید کرد که اثرات ترمیمی با بالا رفتن p-AKT و پروتئین‌های کلاژن همبستگی دارد. نتیجه‌گیری: اکسوزوم‌های ADSC اصلاح شده با ITGα2β سنتز کلاژن در فیبروبلاست‌ها را تنظیم کرده و ترمیم زخم‌های مزمن را از طریق مسیر سیگنالینگ ILK/AKT تسهیل می‌کنند.

متن کامل اصلی