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Erschienen in: Diabetologia 2/2020

19.11.2019 | Article

Mesenchymal stromal cell-derived exosomes ameliorate peripheral neuropathy in a mouse model of diabetes

verfasst von: Baoyan Fan, Chao Li, Alexandra Szalad, Lei Wang, Wanlong Pan, Ruilan Zhang, Michael Chopp, Zheng Gang Zhang, Xian Shuang Liu

Erschienen in: Diabetologia | Ausgabe 2/2020

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Abstract

Aims/hypothesis

Diabetic peripheral neuropathy (DPN) is one of the major complications of diabetes, which contributes greatly to morbidity and mortality. There is currently no effective treatment for this disease. Exosomes are cell-derived nanovesicles and play an important role in intercellular communications. The present study investigated whether mesenchymal stromal cell (MSC)-derived exosomes improve neurological outcomes of DPN.

Methods

Exosomes were isolated from the medium of cultured mouse MSCs by ultracentrifugation. Diabetic mice (BKS.Cg-m+/+Leprdb/J, db/db) at the age of 20 weeks were used as DPN models. Heterozygous mice (db/m) of the same age were used as the control. MSC-exosomes were administered weekly via the tail vein for 8 weeks. Neurological function was evaluated by testing motor and sensory nerve conduction velocities, and thermal and mechanical sensitivity. Morphometric analysis was performed by myelin sheath staining and immunohistochemistry. Macrophage markers and circulating cytokines were measured by western blot and ELISA. MicroRNA (miRNA) array and bioinformatics analyses were performed to examine the exosomal miRNA profile and miRNA putative target genes involved in DPN.

Results

Treatment of DPN with MSC-exosomes markedly decreased the threshold for thermal and mechanical stimuli and increased nerve conduction velocity in diabetic mice. Histopathological analysis showed that MSC-exosomes markedly augmented the density of FITC-dextran perfused blood vessels and increased the number of intraepidermal nerve fibres (IENFs), myelin thickness and axonal diameters of sciatic nerves. Western blot analysis revealed that MSC-exosome treatment decreased and increased M1 and M2 macrophage phenotype markers, respectively. Moreover, MSC-exosomes substantially suppressed proinflammatory cytokines. Bioinformatics analysis revealed that MSC-exosomes contained abundant miRNAs that target the Toll-like receptor (TLR)4/NF-κB signalling pathway.

Conclusions/interpretation

MSC-derived exosomes alleviate neurovascular dysfunction and improve functional recovery in mice with DPN by suppression of proinflammatory genes.
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Literatur
7.
Zurück zum Zitat Cameron NE, Cotter MA (1997) Metabolic and vascular factors in the pathogenesis of diabetic neuropathy. Diabetes 46(Suppl 2):S31–S37CrossRefPubMed Cameron NE, Cotter MA (1997) Metabolic and vascular factors in the pathogenesis of diabetic neuropathy. Diabetes 46(Suppl 2):S31–S37CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Mesenchymal stromal cell-derived exosomes ameliorate peripheral neuropathy in a mouse model of diabetes
verfasst von
Baoyan Fan
Chao Li
Alexandra Szalad
Lei Wang
Wanlong Pan
Ruilan Zhang
Michael Chopp
Zheng Gang Zhang
Xian Shuang Liu
Publikationsdatum
19.11.2019
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Diabetologia / Ausgabe 2/2020
Print ISSN: 0012-186X
Elektronische ISSN: 1432-0428
DOI
https://doi.org/10.1007/s00125-019-05043-0

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