心肌细胞外泌体对心脏的主要作用及潜在机制分析

陈琮

（香港大学深圳医院 广东 深圳 510000）

多年以来，无数学者已经了解到较大的细胞外囊泡（EVs）如微粒或微囊泡（MVs）参与血栓形成[1]。MV 也被认为是病理学生物标志物的潜在来源。最近，人们对其较小的表亲（即外泌体）产生了兴趣，因为很明显它们具有在细胞之间传递信号的能力，包括蛋白质和miRNA。因此，外泌体似乎参与了正常的生理过程，甚至可能参与了病理过程。由于血液中含有大量由血小板，内皮和其他细胞类型释放的外泌体，因此研究其在心血管系统中的作用并确定其对心血管疾病的作用显然很有意义[2]。

心血管疾病不仅是发达国家而且是全世界的主要死因。心血管疾病的主要原因是对脉管系统的损害，导致逐渐积聚的动脉粥样硬化斑块会部分阻塞血管。如果这发生在心脏中，则可能导致在心脏需求增加的情况下远端心肌缺血[3]。在某些情况下，斑块会破裂，使血管内壁暴露于血液的凝集成分，这些成分会迅速引起动脉血栓闭塞，继而导致局部缺血，并伴有急性心肌梗塞的发展。如果血栓不能通过溶栓或经皮冠状动脉介入治疗快速清除，或者没有通过外科手术绕过（CABG），则缺血性心肌将死亡[4]。因此，至关重要的是尽快重新灌注血管。然而，多年以来已知再灌注会引起一定程度的额外损伤，称为“再灌注损伤”。由于急性心肌梗死（AMI）患者的最终梗塞大小可预测长期临床结果，因此可以设想，确定将这种损伤最小化的方法将降低患者的死亡率和发病率[5-7]。

1.材料与方法

雄性小鼠（10 ～12 周大，25 ～30g）接受标准饮食和随意饮水。利用前降支夹闭术，将小鼠进行30 分钟局部缺血，然后进行再灌注（I/R 损伤），再灌注前5 分钟给予纯化的囊泡或生理盐水。所有统计分析均使用SPSS 23.0 进行，并且P ＜0.05被认为是显著的。

2.结果

与盐水治疗相比，外泌体使梗塞面积减少45%。完整但未溶解的外泌体增强了缺血/再灌注心肌的活力。经过外泌体治疗的小鼠在28 天的随访中表现出明显的左心室几何形状和收缩性能的保持。在再灌注后一小时内，外泌体治疗增加了缺血/再灌注心脏中ATP 和NADH 的水平，降低了氧化应激，增加了磷酸化的Akt 和磷酸化的GSK-3β，并减少了磷酸化的c-JNK，见图1 ～3。随后，再灌注后24 小时，局部和全身炎症均明显减轻，见表1。

表1 梗死后28 天测量左心室

图1 磷酸化Akt（MFI）的组织水平，*P=0.025，P=0.025（与盐水相比）

图2 磷酸-GSK3α/ß；*P=0.025，P=0.016（与盐水相比）

图3 磷酸-c-JNK；*P=0.045（与盐水相比）

3.讨论

先前的研究表明，MSC（间充质干细胞）移植可改善梗死后的心脏功能。最初的假说是这种功效是由移植的MSC 的植入和分化来替代受损组织所介导的，这一点越来越难以成立。大多数研究表明，MSC 通过分泌旁分泌因子介导其治疗功效[3]。像其他研究人员一样，我们已经证明了以MSC 为条件的培养基可以降低小鼠模型的I/R 损伤。我们将这种CM（条件培养基）中的活性成分鉴定为一种外泌体，一种50 ～100nm 双脂膜分泌的微囊泡。在这项研究中，我们证明了外泌体不仅减少了梗塞面积，而且还能长期保存心脏功能并减少不良重塑[4]。有趣的是，MSC衍生的外泌体的治疗效果取决于其物理完整性，因此可能会破坏双脂膜的剧烈搅动和均质化会阻止心脏保护作用。这些观察结果与报道的细胞通过内吞作用或吞噬作用摄取外泌体一致[6]。

综上所述，我们的研究表明完整的外泌体可恢复生物能，降低氧化应激并激活生存信号，从而增强心肌I/R 损伤后的心脏功能和体型。因此，间充质干细胞来源的外泌体是心肌梗死再灌注治疗的潜在佐剂。