Ziel ist es, die Rolle von Hepatozyten-Wachstumsfaktor-modifizierten mesenchymalen Stammzellen-Exosomen (HGF-MSCs) bei der Induktion von miR-221-5p/NLRP1-vermittelter Autophagie und deren Auswirkungen auf die epithelial-mesenchymale Transition (EMT) sowie Entzündung in den Epithelzellen der Atemwege bei obstruktiver Bronchiolitis (BO) zu untersuchen. Methoden: Nach Überexpression von HGF in Nabelschnur-MSCs wurden Exosomen (HGF-MSCs-EXO) isoliert. Morphologie der Exosomen wurde mittels Elektronenmikroskopie untersucht, Größendistribution mittels Partikelgrößenanalysator gemessen, Expressionsniveaus der Markerproteine CD63 und TSG101 durch Western Blot bestimmt, und HGF mRNA Expression per qRT-PCR gemessen, um die erfolgreiche Herstellung von HGF-MSCs-EXO zu bestätigen. Es wurden ein BO-Mausmodell und ein in vitro LPS-induziertes TC-1 Zellen-BO-Modell erstellt, die mithilfe von HGF-MSCs-EXO behandelt wurden. Die Schädigung des Luftröhrgewebes wurde histologisch bewertet, die Expression autophagieassoziierter Proteine (Beclin1, ATG5, p62) mittels Western Blot detektiert, die Konzentration inflammatorischer Faktoren (IL-6, IL-1β, IFN-γ) durch ELISA gemessen, sowie die Expression von EMT-Markern (α-SMA, Vimentin, E-Cadherin) untersucht. Durch Transfektion mit miR-221-5p Inhibitoren bzw. Agonisten sowie Knockdown von NLRP1 in Kombination mit doppel-luziferase Reporter- und CHIP-qPCR-Experimenten wurde die Zielbindung zwischen miR-221-5p und NLRP1 sowie deren Funktion in der HGF-MSCs-EXO-vermittelten BO-Regulation bestätigt. Ergebnisse: HGF-MSCs-EXO wurden erfolgreich erzeugt, zeigten im Transmissionselektronenmikroskop eine kelchförmige oder vesikuläre Morphologie, Partikelgröße 30-150 nm, hohe Expression der Markerprotein CD63, TSG101 und HGF mRNA. Im Tiermodell zeigten BO-Mäuse schwere Luftröhrschädigungen, erhöhte Autophagie (Anstieg von Beclin1, ATG5, Erniedrigung von p62), Entzündung (Anstieg von IL-6, IL-1β, IFN-γ) und EMT (Abnahme von E-Cadherin, Zunahme von α-SMA, Vimentin) (P<0,05), die durch HGF-MSCs-EXO signifikant verbessert wurden (P<0,05). In vitro bestätigte PKH26-Fluoreszenz die Aufnahme von Exosomen durch Zellen; LPS-Modell zeigte konsistente Veränderungen wie im Tierexperiment mit abgesenktem miR-221-5p und erhöhtem NLRP1 (P<0,05), diese wurden durch HGF-MSCs-EXO reversiert (P<0,05). HGF-Modifizierung erhöhte die Expression von miR-221-5p in MSCs und Exosomen (P<0,05), die Inhibition von miR-221-5p hob die Hemmung der Autophagie durch HGF-MSCs-EXO auf (P<0,05). Agonisten von miR-221-5p erhöhten die Expression in vivo und in vitro, verbesserten pathologische Läsionen und unterdrückten Autophagie, Entzündung und EMT deutlich (P<0,05). Doppel-Luziferase- und CHIP-qPCR-Tests bestätigten die Zielbindung von miR-221-5p an NLRP1; Transfektionsstudien zeigten die Reduktion von NLRP1 mRNA und Protein mit miR-221-5p Mimik sowie Erhöhung durch Inhibitor (P<0,05); NLRP1-Knockdown imitierte die Wirkung von miR-221-5p, die durch Inhibitor umkehrbar war (P<0,05). In Mausmodellen wurde die NLRP1 Expression in Luftröhrgewebe in der Modellgruppe erhöht gegenüber der Kontrolle (P<0,05), der miR-221-5p Agonist senkte diese (P<0,05), während die HGF-MSCs-EXO Gruppe im Vergleich zum Agonisten erhöht war (P<0,05). Schließlich zeigte die HGF-MSCs-EXO + NLRP1 Knockdown Gruppe im Vergleich zur Knockdown-Kontrollgruppe eine signifikante Erniedrigung der NLRP1 Expression, verbesserte Pathologie und stärkere Regulierungswirkung auf Autophagie, Entzündung und EMT (P<0,05). Diskussion: HGF-MSCs-EXO können miR-221-5p liefern, um gezielt die Expression von NLRP1 zu hemmen, dadurch Autophagie zu regulieren und EMT sowie Entzündung in Atemwegsepithelzellen bei BO zu lindern, was neue potenzielle therapeutische Ziele und Ansätze für BO bietet.

HGF-MSCs;Exosomen;Autophagie;obstruktive Bronchiolitis