BACKGROUND Diabetic wounds are one of the most common and serious complications of diabetes mellitus, characterized by the dysfunction of wound-healing-related cells in quantity and quality. Our previous studies revealed that human amniotic epithelial cells (hAECs) could promote diabetic wound healing by paracrine action. Interestingly, numerous studies demonstrated that exosomes derived from stem cells are the critical paracrine vehicles for stem cell therapy. However, whether exosomes derived from hAECs (hAECs-Exos) mediate the effects of hAECs on diabetic wound healing remains unclear. This study aimed to investigate the biological effects of hAECs-Exos on diabetic wound healing and preliminarily elucidate the underlying mechanism. METHODS hAECs-Exos were isolated by ultracentrifugation and identified by transmission electron microscopy, dynamic light scattering and flow cytometry. A series of in vitro functional analyses were performed to assess the regulatory effects of hAECs-Exos on human fibroblasts (HFBs) and human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) in a high-glycemic microenvironment. High-throughput sequencing and bioinformatics analyses were conducted to speculate the related mechanisms of actions of hAECs-Exos on HFBs and HUVECs. Subsequently, the role of the candidate signaling pathway of hAECs-Exos in regulating the function of HUVECs and HFBs, as well as in diabetic wound healing, was assessed. RESULTS hAECs-Exos presented a cup- or sphere-shaped morphology with a mean diameter of 105.89 ± 10.36 nm, were positive for CD63 and TSG101 and could be internalized by HFBs and HUVECs. After that, hAECs-Exos not only significantly promoted the proliferation and migration of HFBs, but also facilitated the angiogenic activity of HUVECs in vitro. High-throughput sequencing revealed enriched miRNAs of hAECs-Exos involved in wound healing. Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes and Gene Ontology analyses have shown that the target genes of the top 15 miRNAs were highly enriched in the PI3K-AKT pathway. Further functional studies demonstrated that the PI3K-AKT-mTOR pathway was necessary for the induced biological effects of hAECs-Exos on HFBs and HUVECs, as well as on wound healing, in diabetic mice. CONCLUSIONS Our findings demonstrated that hAECs-Exos represent a promising, novel strategy for diabetic wound healing by promoting angiogenesis and fibroblast function via activation of the PI3K-AKT-mTOR pathway.

中文翻译：

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源自人羊膜上皮细胞的外泌体通过 PI3K-AKT-mTOR 介导的促进血管生成和成纤维细胞功能加速糖尿病伤口愈合。

背景技术糖尿病伤口是糖尿病最常见和最严重的并发症之一，其特征在于伤口愈合相关细胞在数量和质量上的功能障碍。我们之前的研究表明，人羊膜上皮细胞 (hAECs) 可以通过旁分泌作用促进糖尿病伤口愈合。有趣的是，大量研究表明，源自干细胞的外泌体是干细胞治疗的关键旁分泌载体。然而，来自 hAECs 的外泌体 (hAECs-Exos) 是否介导 hAECs 对糖尿病伤口愈合的影响仍不清楚。本研究旨在探讨hAECs-Exos对糖尿病创面愈合的生物学作用，并初步阐明其潜在机制。方法超速离心分离hAECs-Exos，透射电镜鉴定，动态光散射和流式细胞仪。进行了一系列体外功能分析，以评估 hAECs-Exos 在高血糖微环境中对人成纤维细胞 (HFBs) 和人脐静脉内皮细胞 (HUVECs) 的调节作用。进行了高通量测序和生物信息学分析，以推测 hAECs-Exos 对 HFB 和 HUVEC 作用的相关机制。随后，评估了 hAECs-Exos 候选信号通路在调节 HUVECs 和 HFBs 功能以及糖尿病伤口愈合中的作用。结果 hAECs-Exos 呈杯形或球形形态，平均直径为 105.89 ± 10.36 nm，CD63 和 TSG101 呈阳性，可被 HFBs 和 HUVECs 内化。之后，hAECs-Exos不仅显着促进了HFBs的增殖和迁移，而且在体外也促进了HUVECs的血管生成活性。高通量测序揭示了参与伤口愈合的 hAECs-Exos 的丰富 miRNA。京都基因和基因组百科全书和基因本体论分析表明，前 15 个 miRNA 的靶基因在 PI3K-AKT 通路中高度富集。进一步的功能研究表明，PI3K-AKT-mTOR 通路对于 hAECs-Exos 对 HFBs 和 HUVECs 以及糖尿病小鼠伤口愈合的诱导生物学效应是必要的。结论 我们的研究结果表明，hAECs-Exos 通过激活 PI3K-AKT-mTOR 通路促进血管生成和成纤维细胞功能，代表了一种有前途的新型糖尿病伤口愈合策略。但也促进了体外 HUVECs 的血管生成活性。高通量测序揭示了参与伤口愈合的 hAECs-Exos 的丰富 miRNA。京都基因和基因组百科全书和基因本体论分析表明，前 15 个 miRNA 的靶基因在 PI3K-AKT 通路中高度富集。进一步的功能研究表明，PI3K-AKT-mTOR 通路对于 hAECs-Exos 对 HFBs 和 HUVECs 以及糖尿病小鼠伤口愈合的诱导生物学效应是必要的。结论 我们的研究结果表明，hAECs-Exos 通过激活 PI3K-AKT-mTOR 通路促进血管生成和成纤维细胞功能，代表了一种有前途的新型糖尿病伤口愈合策略。但也促进了体外 HUVECs 的血管生成活性。高通量测序揭示了参与伤口愈合的 hAECs-Exos 的丰富 miRNA。京都基因和基因组百科全书和基因本体论分析表明，前 15 个 miRNA 的靶基因在 PI3K-AKT 通路中高度富集。进一步的功能研究表明，PI3K-AKT-mTOR 通路对于 hAECs-Exos 对 HFBs 和 HUVECs 以及糖尿病小鼠伤口愈合的诱导生物学效应是必要的。结论 我们的研究结果表明，hAECs-Exos 通过激活 PI3K-AKT-mTOR 通路促进血管生成和成纤维细胞功能，代表了一种有前途的新型糖尿病伤口愈合策略。高通量测序揭示了参与伤口愈合的 hAECs-Exos 的丰富 miRNA。京都基因和基因组百科全书和基因本体论分析表明，前 15 个 miRNA 的靶基因在 PI3K-AKT 通路中高度富集。进一步的功能研究表明，PI3K-AKT-mTOR 通路对于 hAECs-Exos 对 HFBs 和 HUVECs 以及糖尿病小鼠伤口愈合的诱导生物学效应是必要的。结论 我们的研究结果表明，hAECs-Exos 通过激活 PI3K-AKT-mTOR 通路促进血管生成和成纤维细胞功能，代表了一种有前途的新型糖尿病伤口愈合策略。高通量测序揭示了参与伤口愈合的 hAECs-Exos 的丰富 miRNA。京都基因和基因组百科全书和基因本体论分析表明，前 15 个 miRNA 的靶基因在 PI3K-AKT 通路中高度富集。进一步的功能研究表明，PI3K-AKT-mTOR 通路对于 hAECs-Exos 对 HFBs 和 HUVECs 以及糖尿病小鼠伤口愈合的诱导生物学效应是必要的。结论 我们的研究结果表明，hAECs-Exos 通过激活 PI3K-AKT-mTOR 通路促进血管生成和成纤维细胞功能，代表了一种有前途的新型糖尿病伤口愈合策略。进一步的功能研究表明，PI3K-AKT-mTOR 通路对于 hAECs-Exos 对 HFBs 和 HUVECs 以及糖尿病小鼠伤口愈合的诱导生物学效应是必要的。结论 我们的研究结果表明，hAECs-Exos 通过激活 PI3K-AKT-mTOR 通路促进血管生成和成纤维细胞功能，代表了一种有前途的新型糖尿病伤口愈合策略。进一步的功能研究表明，PI3K-AKT-mTOR 通路对于 hAECs-Exos 对 HFBs 和 HUVECs 以及糖尿病小鼠伤口愈合的诱导生物学效应是必要的。结论 我们的研究结果表明，hAECs-Exos 通过激活 PI3K-AKT-mTOR 通路促进血管生成和成纤维细胞功能，代表了一种有前途的新型糖尿病伤口愈合策略。