外泌體在肌少癥中的研究進(jìn)展

羅彬 崔檬 馮婷婷 王佳賀

隨著醫(yī)療技術(shù)水平的提升以及信息化的發(fā)展，人類(lèi)的生存期逐漸延長(zhǎng)，老年人口比例也在逐漸增大。肌少癥(sarcopenia)是衰老過(guò)程中的特征表現(xiàn)之一[1]，肌少癥主要表現(xiàn)為肌肉質(zhì)量和力量的減少，是老年醫(yī)學(xué)研究的熱門(mén)話題。肌少癥使老年人面臨更多健康相關(guān)的負(fù)面事件，如：殘疾、生活不能自理、高住院率，甚至死亡[2]。肌少癥還和老年人呼吸系統(tǒng)疾病[3]、心臟疾病[4]、消化系統(tǒng)疾病[5]、腎臟疾病[6]、衰弱狀態(tài)等密切相關(guān)。但是國(guó)內(nèi)肌少癥的流行病學(xué)數(shù)據(jù)較少，其診斷尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。目前我國(guó)對(duì)于肌少癥的診斷大多借鑒于西方國(guó)家，診斷方法缺少特異性和敏感性。

外泌體(exosomes)是一種小的、膜包裹的細(xì)胞外囊泡，直徑30～100 nm[7]。外泌體內(nèi)含有大量的蛋白質(zhì)、mRNA、miRNA和一些非編碼RNA[如長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)、環(huán)狀RNA(circRNA)]等。通過(guò)細(xì)胞間的通信，外泌體中的生物活性物質(zhì)可起到調(diào)節(jié)基因表達(dá)、改變受體細(xì)胞功能、參與生理或病理過(guò)程等作用[8]。參與病理生理活動(dòng)相關(guān)的特異性生物活性物質(zhì)使外泌體有機(jī)會(huì)成為肌少癥的特異性生物標(biāo)志物，在肌少癥的診斷和治療中發(fā)揮作用。本文將從外泌體在肌少癥診治過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 外泌體的概述

1.1 外泌體的簡(jiǎn)述 在20世紀(jì)80年代，外泌體被認(rèn)為是綿羊網(wǎng)織紅細(xì)胞成熟過(guò)程中的一種細(xì)胞廢物[9]。近年來(lái)，研究者們逐漸認(rèn)識(shí)到了外泌體的復(fù)雜性，外泌體研究也成為了熱門(mén)方向。在哺乳動(dòng)物中，幾乎所有類(lèi)型的細(xì)胞都可以釋放外泌體，無(wú)論是正常細(xì)胞還是病理細(xì)胞。外泌體在體液中相對(duì)穩(wěn)定，不易被降解，可存在于血液、尿液、唾液、滑液、母乳、羊水、鼻分泌物、支氣管肺泡灌洗液、胸腔腹腔積液中[10]。外泌體攜帶的內(nèi)容物可以反映親代細(xì)胞的生理或病理狀況，特別是不同的疾病狀態(tài)或疾病發(fā)展的不同階段[11-12]。因此，外泌體具有作為疾病診斷的生物標(biāo)志物的潛力。

1.2 外泌體的檢測(cè) 外泌體中包含了病理生理過(guò)程中豐富的生物信息，對(duì)外泌體的提取、鑒定和量化技術(shù)是外泌體研究的基礎(chǔ)。外泌體的主要提取方法包括超速離心、免疫吸附、超濾、尺寸排阻色譜法、沉淀法、基于微流控的分離技術(shù)等[13]，這些分離技術(shù)或是價(jià)格昂貴，或是提取純度不高、耗時(shí)耗力，無(wú)法在經(jīng)濟(jì)、提取效率以及提取的靈敏度和特異度上取得平衡。提取出的外泌體需要經(jīng)過(guò)外泌體及其內(nèi)容物的鑒定分析才有意義。此外，外泌體定量的方法和標(biāo)準(zhǔn)也需要進(jìn)一步達(dá)成共識(shí)，這對(duì)外泌體作為生物標(biāo)志物應(yīng)用于臨床有重要的意義[14]。

1.3 外泌體在疾病治療中的應(yīng)用 外泌體具有體積小、穩(wěn)定性好、有生物活性和特異性靶向等特點(diǎn)，使其成為一種天然的釋放系統(tǒng)。他可以避免降解，直接將外泌體中的物質(zhì)傳遞到靶細(xì)胞內(nèi)[10, 15]，這就使得外泌體應(yīng)用于靶向治療成為可能。相比于傳統(tǒng)的靶向治療藥物運(yùn)輸載體(如病毒、質(zhì)粒等)，外泌體藥物運(yùn)載系統(tǒng)具有低免疫原性、高生物相容性、低毒性和可跨血腦屏障等特征[16-17]，是很有前景的治療方法。目前已有大量研究顯示，可應(yīng)用外泌體作為運(yùn)輸載體運(yùn)送化療藥物，靶向治療腫瘤疾病[17-18]。

2 外泌體在肌少癥診治過(guò)程中應(yīng)用的可能性

2.1 外泌體在肌少癥診斷中應(yīng)用的可能性 歐洲老年骨骼肌減少癥工作組(EWGSOP)提出的肌少癥診斷和評(píng)估方法，目前已被廣泛采用[19-20]。肌少癥的診斷基于骨骼肌質(zhì)量和力量的減少，以及活動(dòng)能力的下降。2018年，EWGSOP2更新了骨骼肌減少癥的定義和診斷指南，將骨骼肌肌力的降低作為最初最有特征的表現(xiàn)[21]。Malmstrom等[22]提出的SARC-F問(wèn)卷現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于肌少癥篩查，此外SARC-CalF問(wèn)卷、Ishii評(píng)分問(wèn)卷等也可作為肌少癥的篩查手段。EWGSOP2指南中指出，肌肉力量可以通過(guò)握力或椅立測(cè)試來(lái)測(cè)量，骨骼肌質(zhì)量可以通過(guò)雙能X射線骨密吸收儀(DXA)、CT或MRI等來(lái)評(píng)估[21]。有研究表明，測(cè)量小腿圍可預(yù)測(cè)老年人的運(yùn)動(dòng)能力和生活質(zhì)量，在沒(méi)有其他肌肉質(zhì)量診斷方法可用時(shí)，小腿圍可作為一種評(píng)價(jià)指標(biāo)[23]。

然而上述肌少癥的診斷及評(píng)估方法均無(wú)很好的靈敏度或特異度[24]，到目前為止，還沒(méi)有被普遍接受的方法來(lái)診斷肌少癥，發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)記物對(duì)早期識(shí)別肌少癥極為重要[25]。

外泌體在細(xì)胞間的通信中起著重要的作用[26]，參與各種生理病理活動(dòng)。在探索肌少癥的過(guò)程中，有研究指出肌少癥的病理生理過(guò)程包括了從肌肉的特異性線粒體功能障礙到系統(tǒng)性改變(如炎癥和氨基酸代謝異常)等多個(gè)復(fù)雜過(guò)程[27-29]。一種來(lái)源于線粒體的細(xì)胞外囊泡被發(fā)現(xiàn)與輕微炎癥和氨基酸代謝異常有關(guān)，即線粒體衍生的小泡(MDVs)，他讓生物系統(tǒng)之間產(chǎn)生了聯(lián)系[30]。研究發(fā)現(xiàn)，衰老細(xì)胞面臨形態(tài)和功能重塑時(shí)，表現(xiàn)為衰老相關(guān)分泌的表型(SASP)，衰老細(xì)胞釋放的外泌體有其特征性的標(biāo)志，由此可以追蹤到原始的衰老細(xì)胞[31-32]。可見(jiàn)在肌少癥病理生理過(guò)程中，會(huì)有特異性外泌體的釋放，如果能有效監(jiān)測(cè)這些特異性外泌體，將給肌少癥的診斷提供另一種思路。

2.2 外泌體在肌少癥治療中應(yīng)用的可能性 肌少癥的治療措施主要有運(yùn)動(dòng)干預(yù)和營(yíng)養(yǎng)干預(yù)，目前還沒(méi)有藥物專(zhuān)用于肌少癥的治療。運(yùn)動(dòng)治療方式主要包括抗阻力運(yùn)動(dòng)和有氧運(yùn)動(dòng)[33]，營(yíng)養(yǎng)干預(yù)主要是補(bǔ)充必須氨基酸，增加優(yōu)質(zhì)蛋白的攝入等。目前雖然有很多關(guān)于肌少癥藥物治療的研究，如雄激素、生長(zhǎng)激素、維生素D等，但都只能延緩肌少癥的進(jìn)展，尚無(wú)從分子機(jī)制層面應(yīng)用于肌少癥治療的藥物。

研究發(fā)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，肌肉細(xì)胞釋放出的細(xì)胞外囊泡，可能對(duì)整個(gè)機(jī)體的穩(wěn)態(tài)發(fā)揮作用，從而調(diào)節(jié)肌肉的收縮[34]，運(yùn)動(dòng)和外泌體釋放之間的聯(lián)系也支持了外泌體在肌肉再生中起關(guān)鍵作用的假設(shè)[35]。最近一項(xiàng)研究提出，肌肉釋放的外泌體進(jìn)入血液中，可能在肌肉再生中發(fā)揮重要作用。這為防止肌肉流失開(kāi)辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域，他假設(shè)外泌體作為蛋白質(zhì)、信使RNA(mRNA)、微小RNA(miRNA)和其他非編碼RNA的載體在骨骼肌再生和發(fā)育中發(fā)揮重要作用，并在小鼠的肌肉損傷模型中，發(fā)現(xiàn)人類(lèi)骨骼肌成肌細(xì)胞來(lái)源的外泌體含有各種信號(hào)分子，可促進(jìn)肌肉再生[36]。外泌體中的特定miRNA或其他調(diào)節(jié)因子可能是診斷和治療疾病的有效生物標(biāo)志物。此外，外泌體也可能作為藥物載體用于骨骼肌肉系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。

3 小結(jié)

近年來(lái)，由于外泌體能夠反映包括衰老在內(nèi)的病理生理狀態(tài)的特點(diǎn)，在疾病的診斷和治療中可能具有重要的價(jià)值，相關(guān)研究成為了熱點(diǎn)。外泌體作為載體可以增加骨骼肌損傷后的肌肉再生，改善肌肉蛋白合成，這為外泌體治療肌少癥的研究方向提供了支持依據(jù)，但是仍然需要考慮大規(guī)模生產(chǎn)和分離、長(zhǎng)期儲(chǔ)存、體內(nèi)穩(wěn)定性、組織特異性給藥策略等問(wèn)題。總之，外泌體為肌少癥的診斷、治療提供了新的思路，但仍然需要大量的研究來(lái)支持這一假設(shè)。