細胞外囊泡在心房顫動發病中的作用

何 丹，阮中寶

(泰州市人民醫院 心血管內科， 江蘇 泰州 225300)

心房顫動(atrial fibrillation，簡稱房顫)是臨床上最常見的心律失常，隨著人口老齡化，房顫的發病率、致死率和致殘率逐年上升，造成了巨大的醫療負擔。目前藥物和手術對房顫干預效果不佳，臨床治療主要集中在預防并發癥和改善癥狀上[1]。隨著對細胞外囊泡(extracellular vesicles，EVs)的研究，EVs作為載體能將體外功能性miRNAs遞送到受體細胞[2]，越來越多的證據表明EVs在房顫的發病機制中起作用[3]，因此EVs有望為房顫提供更有效的、全新的診斷、評估和治療方法。

1 EVs概述

EVs是從幾乎所有類型的細胞中釋放出來的具有膜結構的囊泡，按大小和起源分為：外泌體(30～100 nm)、核外顆粒體(100～1 000 nm，包括即微粒、微囊泡和脫落囊泡)和凋亡小體(1～5 μm)[4]。外泌體是通過膜向內出芽(內吞作用)，隨后形成多泡體，并通過外泌作用釋放。核外顆粒體通過質膜向外起泡而形成，然后通過細胞表面的蛋白水解作用釋放出來，凋亡小體由凋亡細胞的萎縮和壞死而產生[5]。EVs包含細胞質成分，如蛋白質、mRNA、miRNA和DNA。EVs表達的細胞表面蛋白與其來源細胞相似，因此EVs可以黏附并融合到循環中或遠處的駐留細胞上。這些被遠處細胞捕獲的特性允許EVs攜帶核苷酸或蛋白質穿梭在細胞間，并提供多種生物分子的水平轉移[6]。EVs是目前影響細胞、組織和器官生理的一種細胞間信號傳導過程的關鍵介質。EVs釋放后通過與靶細胞膜融合或配體受體相互作用被靶細胞吸收，而參與調節其生物學功能。由于EVs能攜帶物質信息并在體液中自由循環，循環EVs的數量和分布會根據疾病的病理生理狀態而改變[7]，因此EVs有天然的診治和評估潛力。

2 外泌體miRNA在房顫中的作用

外泌體作為EVs中的一種，是由細胞分泌釋放的脂質雙分子，存在于人體各種體液之中，包括血液、尿液、分泌液等，通過攜帶和運送細胞物質信息，在細胞間通信中發揮重要作用[8]。病變器官中的異常細胞由于細胞質生理學的改變而產生更多的外泌體，并非常準確地預測疾病亞型[9]。外泌體miRNA占循環miRNA的10%～15%，其可通過外泌體包封保護不被降解，保持高度穩定的狀態，并通過與Argonaute蛋白結合而免受細胞外環境的干擾[10]。

從血清中分離外泌體進行miRNA的微陣列分析，發現持續性房顫患者中5種miRNA(miRNA-103a、miRNA-107、miRNA-320d、miRNA-486和let-7b)的表達與對照組相比提高了4.5倍以上,并在驗證階段證明這些miRNA及其靶基因參與了心房的結構和功能[11]，通過高通量測序在房顫組血漿中發現了39個差異表達的外泌體miRNA，其中miR-483-5p與房顫獨立相關[12]。在非瓣膜性房顫患者血循環中研究發現血小板及內皮細胞來源的外泌體量顯著升高，伴隨著血小板的激活和內皮的損傷[13]。房顫患者血漿組織因子濃度升高可能部分原因是含組織因子的EVs水平升高，提示EVs有潛力作為房顫患者血栓栓塞事件的預測因子[14]。在房顫心肌細胞中，外泌體miR-320d表達降低，心肌細胞凋亡增加，存活率降低。轉染miR-320d模擬物后，細胞中miR-320d水平均升高并改善了房顫對心肌細胞的影響。表明外泌體miR-320d與房顫心肌細胞凋亡和存活有關，并進一步發現miR-320d對心肌細胞的作用是STAT3依賴性的[8]。將房顫來源的外泌體miR-107遞送至人臍靜脈內皮細胞，發現miR-107可能參與調節細胞存活、遷移、凋亡和細胞周期進程。另外，miR-107過表達可能影響人臍靜脈內皮細胞的增殖。這表明miR-107可作為房顫潛在的治療靶點[15]。上述研究為房顫的分子基礎提供了新的思路，并為房顫精準治療策略提供了新的方向。

3 核外顆粒體在房顫中的作用

核外顆粒體是許多細胞類型在細胞活化和凋亡時脫落的膜泡，既往很長一段時間里認為核外顆粒體是細胞碎片和生物過程的結果，沒有任何意義。然而，檢測技術優化刺激了其在各種臨床情況下的作用的研究[16]，目前的證據表明，在正常情況下，不同類型細胞的核外顆粒體形成不僅僅是凋亡、壞死或細胞功能障礙之后的被動過程，而是促進各種細胞類型之間交流的平衡機制。核外顆粒體影響重要的生理功能，如炎性反應、凝血、細胞凋亡和細胞分化，并可能引發病理生理改變[17]。

核外顆粒體在止血和血栓形成中起著關鍵作用，在血液中，最常見的循環微粒(70%～90%)是血小板源性，微粒的促凝血特性與各種疾病血栓栓塞事件風險的增加相關，血小板源性微粒水平是非瓣膜性房顫血栓形成的有效標志[18]。在持續性和永久性房顫中觀察到循環微粒(如血小板和內皮源性微粒)水平升高，這提示循環微粒的增多可能反映了血栓前狀態，進而增加了心房血栓形成和血栓栓塞的風險[19]。一種利用特異性單克隆抗體AD-1捕獲血清微泡后，用ELISA法測定白介素-1β(IL-1β)和P-選擇素在這些微泡上的表達量，結果顯示非瓣膜性持續性房顫組血清微泡水平、IL-1β和P-選擇素均升高，這表明血清微泡可作為研究炎性反應與血小板活化關系的有用指標[19]。此外超敏內皮源性微粒和C反應蛋白可預測肺靜脈隔離后早期房顫的復發[20]。上述表明核外顆粒體可以作為傳統風險因素之外的額外生物標志物，以早期識別未來房顫風險較高的患者，使可靠的房顫風險分層和評估治療成為可能。

4 凋亡小體在房顫中的作用

相比之下，目前對凋亡小體的治療應用探索很少。越來越明顯的是，凋亡小體是死亡細胞釋放的關鍵信使，調控細胞清除、組織穩態、病原體傳播和免疫等過程，因此其具有診斷和治療潛力[21]，富含鈣的凋亡小體可能引發病理性鈣沉積，導致動脈粥樣硬化血管鈣化[22]，但在房顫方面，凋亡小體的作用仍待進一步研究。

5 問題與展望

EVs在臨床評估和治療中都有作用，可以為房顫的病理生理提供新的見解。EVs作為細胞通信者的角色是其發揮作用的關鍵。EVs可以通過傳遞一種特定的miRNA來影響受體細胞，這種miRNA可以改變受體細胞中的蛋白質生成和基因表達，為靶向治療提供可能[2]。同時，EVs也在止血和血栓形成中起著關鍵作用，與卒中和血栓栓塞事件密不可分，可作為識別房顫風險分層和評估治療的生物標志物[14]。

在臨床領域對EVs進行分析可為患者提供精確的診斷和準確的治療，個體化治療反應往往能讓人們深入了解疾病的過程。新型模型系統(如類器官系統)正被用于推動個性化醫療，并提供了更多與病理生理相關的體外狀態，以了解EVs的功能作用[23]。然而，在臨床研究中EVs的分析仍然存在以下挑戰：1)到目前為止，EVs在房顫中的研究已經招募了一定數量的患者，但仍需要更大規模的、前瞻性的跨國研究來精確定義EVs譜在特定房顫中的益處。2)缺乏標準化的方法來分離純EVs。核外顆粒、外泌體和凋亡小體起源不同，一旦被釋放到細胞外間隙(如血液)，就沒有明確的識別或分離方法。由于沒有從血漿中分離和檢測EVs的標準方案，對EVs的研究結果往往不一致。此外，EVs測量技術的標準化還存在許多困難。3)大多數了解EVs功能作用的研究僅在體外和細胞模型進行分析，從培養條件或患者樣本中分離的EVs用于研究細胞間通信，而EVs在體內病理生理條件中的作用尚不清楚。4)房顫的發病機制是復雜的，并且有不同的階段，進一步將生物標志物進行區分將是有益的。這里引用的研究已經在一定程度上實現了這一點，但仍有許多需要改善的地方。隨著高端質譜儀和新的RNA測序技術的出現，將更深入地剖析EVs，從而能夠更多地發現EVs生物標志物并更好地對其亞群進行分類，以應對EVs異質性的挑戰。5)房顫的復雜性和多樣性要求更有效的靶向治療。EVs因其特定的細胞靶向性和穩定性而被證明是安全、有效的藥物載體。盡管EVs在研究中到目前為止還沒有引起過敏反應，但還需要進一步的研究來檢查EVs的免疫原性特征和產生自身抗體的可能性，這可能會降低治療的有效性。

但不可否認EVs是一種天然的納米載體，在房顫疾病中仍有很大的潛力，其生物學特性(如旁分泌、自分泌和內分泌)允許更有效地在細胞間穿越生物屏障傳遞特定的miRNA，并且在臨床研究中突出了潛在的應用價值，為精準治療提供可能，新的EVs技術和更標準更大規模對EVs的研究將為房顫的不同疾病狀態提供更深入的了解，從而為房顫患者風險分層和評估、個體化診治反應提供新視角。