心肌細胞外泌體對心臟的主要作用及潛在機制分析

陳琮

（香港大學(xué)深圳醫(yī)院 廣東 深圳 510000）

多年以來，無數(shù)學(xué)者已經(jīng)了解到較大的細胞外囊泡（EVs）如微粒或微囊泡（MVs）參與血栓形成[1]。MV 也被認(rèn)為是病理學(xué)生物標(biāo)志物的潛在來源。最近，人們對其較小的表親（即外泌體）產(chǎn)生了興趣，因為很明顯它們具有在細胞之間傳遞信號的能力，包括蛋白質(zhì)和miRNA。因此，外泌體似乎參與了正常的生理過程，甚至可能參與了病理過程。由于血液中含有大量由血小板，內(nèi)皮和其他細胞類型釋放的外泌體，因此研究其在心血管系統(tǒng)中的作用并確定其對心血管疾病的作用顯然很有意義[2]。

心血管疾病不僅是發(fā)達國家而且是全世界的主要死因。心血管疾病的主要原因是對脈管系統(tǒng)的損害，導(dǎo)致逐漸積聚的動脈粥樣硬化斑塊會部分阻塞血管。如果這發(fā)生在心臟中，則可能導(dǎo)致在心臟需求增加的情況下遠端心肌缺血[3]。在某些情況下，斑塊會破裂，使血管內(nèi)壁暴露于血液的凝集成分，這些成分會迅速引起動脈血栓閉塞，繼而導(dǎo)致局部缺血，并伴有急性心肌梗塞的發(fā)展。如果血栓不能通過溶栓或經(jīng)皮冠狀動脈介入治療快速清除，或者沒有通過外科手術(shù)繞過（CABG），則缺血性心肌將死亡[4]。因此，至關(guān)重要的是盡快重新灌注血管。然而，多年以來已知再灌注會引起一定程度的額外損傷，稱為“再灌注損傷”。由于急性心肌梗死（AMI）患者的最終梗塞大小可預(yù)測長期臨床結(jié)果，因此可以設(shè)想，確定將這種損傷最小化的方法將降低患者的死亡率和發(fā)病率[5-7]。

1.材料與方法

雄性小鼠（10 ～12 周大，25 ～30g）接受標(biāo)準(zhǔn)飲食和隨意飲水。利用前降支夾閉術(shù)，將小鼠進行30 分鐘局部缺血，然后進行再灌注（I/R 損傷），再灌注前5 分鐘給予純化的囊泡或生理鹽水。所有統(tǒng)計分析均使用SPSS 23.0 進行，并且P ＜0.05被認(rèn)為是顯著的。

2.結(jié)果

與鹽水治療相比，外泌體使梗塞面積減少45%。完整但未溶解的外泌體增強了缺血/再灌注心肌的活力。經(jīng)過外泌體治療的小鼠在28 天的隨訪中表現(xiàn)出明顯的左心室?guī)缀涡螤詈褪湛s性能的保持。在再灌注后一小時內(nèi)，外泌體治療增加了缺血/再灌注心臟中ATP 和NADH 的水平，降低了氧化應(yīng)激，增加了磷酸化的Akt 和磷酸化的GSK-3β，并減少了磷酸化的c-JNK，見圖1 ～3。隨后，再灌注后24 小時，局部和全身炎癥均明顯減輕，見表1。

表1 梗死后28 天測量左心室

圖1 磷酸化Akt（MFI）的組織水平，*P=0.025，P=0.025（與鹽水相比）

圖2 磷酸-GSK3α/?；*P=0.025，P=0.016（與鹽水相比）

圖3 磷酸-c-JNK；*P=0.045（與鹽水相比）

3.討論

先前的研究表明，MSC（間充質(zhì)干細胞）移植可改善梗死后的心臟功能。最初的假說是這種功效是由移植的MSC 的植入和分化來替代受損組織所介導(dǎo)的，這一點越來越難以成立。大多數(shù)研究表明，MSC 通過分泌旁分泌因子介導(dǎo)其治療功效[3]。像其他研究人員一樣，我們已經(jīng)證明了以MSC 為條件的培養(yǎng)基可以降低小鼠模型的I/R 損傷。我們將這種CM（條件培養(yǎng)基）中的活性成分鑒定為一種外泌體，一種50 ～100nm 雙脂膜分泌的微囊泡。在這項研究中，我們證明了外泌體不僅減少了梗塞面積，而且還能長期保存心臟功能并減少不良重塑[4]。有趣的是，MSC衍生的外泌體的治療效果取決于其物理完整性，因此可能會破壞雙脂膜的劇烈攪動和均質(zhì)化會阻止心臟保護作用。這些觀察結(jié)果與報道的細胞通過內(nèi)吞作用或吞噬作用攝取外泌體一致[6]。

綜上所述，我們的研究表明完整的外泌體可恢復(fù)生物能，降低氧化應(yīng)激并激活生存信號，從而增強心肌I/R 損傷后的心臟功能和體型。因此，間充質(zhì)干細胞來源的外泌體是心肌梗死再灌注治療的潛在佐劑。