外泌體在高血壓左心室肥厚中的研究進(jìn)展

邱漢釗 王振花 陳軍

摘要：心臟是高血壓最常見的累及靶器官，表現(xiàn)為心室肥厚。雖然，目前有超聲心動(dòng)過(guò)圖、心電圖等檢查等檢查輔助診斷，但仍有很大的局限性，需要人們探索更準(zhǔn)確的診療方法。外泌體是一種能夠在細(xì)胞間進(jìn)行信息傳輸?shù)募{米囊泡，在調(diào)控心肌肥大、心肌細(xì)胞凋亡和心肌纖維化以及新生的血管形成等方面發(fā)揮著重要的作用，進(jìn)而調(diào)控心室肥厚。根據(jù)外泌體的功能與相關(guān)特性，其未來(lái)可能在高血壓左心室肥厚相關(guān)診治中為臨床的廣泛應(yīng)用提供新思路。

關(guān)鍵詞：高血壓；外泌體；心室肥厚；miRNA

中國(guó)心血管健康與疾病報(bào)告2020顯示，中國(guó)居民患有高血壓病的人數(shù)逐年上升，不僅導(dǎo)致醫(yī)療資源的大量消耗，也給社會(huì)與家庭生活帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)及精神負(fù)擔(dān)[1]。高血壓可以引起多器官結(jié)構(gòu)和功能的損害，如心臟、腎臟、腦等，且對(duì)心臟的損害是最大的。長(zhǎng)期高血壓可致使患者心臟出現(xiàn)左心室向心性肥厚，進(jìn)一步容易出現(xiàn)急性左心衰，并逐漸發(fā)展為慢性心力衰竭，嚴(yán)重影響患者的生命和生活質(zhì)量[2]。因此，及早發(fā)現(xiàn)和診斷高血壓左心室肥大是改善患者預(yù)后的關(guān)鍵。目前，臨床上一般采用超聲心動(dòng)圖、心臟核磁共振、心電圖等對(duì)高血壓左心室肥厚進(jìn)行輔助檢查，雖然可以滿足診療需求，但對(duì)正確率和檢出率的限制仍然促使人們?nèi)ヌ剿鞲鼫?zhǔn)確的診療方法，希望能為高血壓性左心室肥大的臨床研究中找到新的生物標(biāo)志物和治療新方向。本文就近年來(lái)外泌體對(duì)高血壓左心室肥厚影響的相關(guān)研究進(jìn)行了綜述。

1外泌體

1.1 外泌體結(jié)構(gòu)

細(xì)胞外囊是一種由活的細(xì)胞所形成的納米小囊泡。根據(jù)生物發(fā)生、大小不同，又可分為外泌體（30～120nm）、微泡（50～1000nm）和凋亡小體（500～2000nm）三大類。外泌體是活細(xì)胞由內(nèi)溶酶體產(chǎn)生，通過(guò)出芽及多泡體脂質(zhì)雙層膜的反復(fù)內(nèi)陷于細(xì)胞膜，并分泌至各種體液內(nèi)，包括唾液、血液、尿液、精液、腹水等。外泌體由著多種物質(zhì)組成，包括多種RNA（其中miRNA占總RNA的76.2%）和其他非編碼RNA、細(xì)胞質(zhì)和膜蛋白（受體、MHC分子等）等；并且外泌體有著多種生物標(biāo)記物，如四跨膜蛋白、ESCRT蛋白、肌動(dòng)蛋白、網(wǎng)格蛋白、整合素等。

1.2 外泌體特征與功能

外泌體是細(xì)胞相互之間傳遞信息的新載體，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞之間蛋白質(zhì)以及遺傳物質(zhì)等交換。在體液循環(huán)中，外泌體主要功能是：（1）將信息與細(xì)胞表面的配體和受體結(jié)合，用作信號(hào)復(fù)合分子；（2）在細(xì)胞與細(xì)胞之間轉(zhuǎn)移受體來(lái)傳遞信息；（3）向受體細(xì)胞傳送功能蛋白或感染粒子；（4）將基因信息經(jīng)由 RNA或轉(zhuǎn)錄因子傳送至受體細(xì)胞，從而進(jìn)一步發(fā)揮其細(xì)胞調(diào)控、免疫反應(yīng)、神經(jīng)通信等生物學(xué)功能。生理狀態(tài)下，外泌體能維持著正常的生理?xiàng)l件或功能；而在病理狀態(tài)下，細(xì)胞可以分泌大量外泌體傳遞信息，從而影響機(jī)體正常功能或結(jié)構(gòu)。外泌體擁有四大特征：1.靶向性；2.特異性；3.穩(wěn)定性好；4.毒性低、免疫原性低[3]。

2外泌體在高血壓左心室肥厚中的作用

在長(zhǎng)期的高血壓刺激下，心臟左心室首先會(huì)出現(xiàn)一系列心肌肥大、心肌凋亡、心肌纖維化、新生血管形成等方面的代償反應(yīng)，進(jìn)一步引起心肌細(xì)胞肥大、心肌重構(gòu)，從而引起心肌失代償，最終導(dǎo)致心室肥厚。依據(jù)2018年中國(guó)高血壓防治指南，超聲心動(dòng)圖診斷左心室肥厚：左室質(zhì)量指數(shù)（LVMI）≥ 115g/m2（男性），LVMI≥ 95g/m2（女性）。長(zhǎng)期作用會(huì)對(duì)心臟的收縮和舒張功能造成很大的影響，甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重的心律失常以及心力衰竭，危及生命[4]。機(jī)體各種細(xì)胞均可分泌相關(guān)外泌體，以維持細(xì)胞相互之間的生理功能以及病理狀態(tài)下的聯(lián)系。大量研究表明，外泌體在心肌肥大、心肌細(xì)胞凋亡、心肌纖維化、新生血管形成等方面扮演著不可或缺的角色。

2.1 外泌體與心肌肥大

心肌肥大是由于心臟在超負(fù)荷的情況下，使心肌細(xì)胞體積增大，重量增加。生理性狀態(tài)下，機(jī)體為滿足結(jié)構(gòu)和功能需求，心肌肥大有利于增加心臟輸出；而病態(tài)的心臟肥大可導(dǎo)致心臟輸出下降，在晚期可致心臟細(xì)胞相對(duì)缺血缺氧，從而發(fā)生心力衰竭，甚至是猝死。目前已有的研究認(rèn)為，外泌體與心肌肥大之間存在著密切的關(guān)系。其中，miR-1、miR-133是最先被證實(shí)具有表達(dá)心肌特異性的miRNA，對(duì)心肌肥大的抑制起著重要作用。miR-1通過(guò)調(diào)控鈣-鈣調(diào)節(jié)蛋白、細(xì)胞周期蛋白依賴性蛋白激酶（Cdk9）、Ras超家族中GTP結(jié)合蛋白（Rheb）抑制心肌肥厚。在體內(nèi)和體外心肌肥大培養(yǎng)模型中，miR-133的表達(dá)降低，并通過(guò)靶向調(diào)控鈣調(diào)磷酸酶、Ras同源類似物 A（RhoA）、Cdc42和WHSC2等信號(hào)通路靶向調(diào)節(jié)心肌肥厚。馮月等人通過(guò)采用 AngⅡ構(gòu)建肥大心肌細(xì)胞模型，發(fā)現(xiàn)miR-2137、miR-5126、miR-5126、miR-5126、miR-574-5p表達(dá)均有下調(diào)，而且還發(fā)現(xiàn) miRNA可以通過(guò)調(diào)節(jié) MAPK、PI3K-Akt、 Wnt等多種信號(hào)途徑而調(diào)控心肌肥大。通過(guò)建立肥大心肌細(xì)胞體外模型，發(fā)現(xiàn)外泌體的miRNA-29通過(guò)對(duì)與細(xì)胞周期有關(guān)的基因影響來(lái)調(diào)控心肌細(xì)胞肥大；并且研究發(fā)現(xiàn)，心肌細(xì)胞面積越大，miRNA-29表達(dá)水平越高，CyclinA2、Bcl-2、Plk-1等與細(xì)胞周期有關(guān)的基因表達(dá)也明顯增高。

2.2 外泌體與心肌細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是通過(guò)Bax、Bcl-2等基因調(diào)節(jié)的程序性死亡。已有研究表明，高血壓左心室肥厚發(fā)生與心肌細(xì)胞凋亡有密切關(guān)聯(lián)。長(zhǎng)期高血壓刺激可引起心室肥厚，心肌血流灌注相對(duì)減少，導(dǎo)致心肌缺血、缺氧，最終引發(fā)心肌細(xì)胞凋亡。然而，隨著心肌細(xì)胞的不可逆凋亡，心肌細(xì)胞基質(zhì)以及心肌成纖維細(xì)胞的代償增生，可最終導(dǎo)致心室肥厚。近年來(lái)有許多研究顯示，外泌體作為細(xì)胞間聯(lián)系的中間體，在一些因素刺激下機(jī)體可分泌大量，調(diào)控著心肌細(xì)胞凋亡。有研究結(jié)果顯示，在含有大量miR-338 的外泌體和H9c2（大鼠心?。┘?xì)胞培養(yǎng)中，Bax的表達(dá)減少，Bcl-2的表達(dá)增加，同時(shí)也降低了細(xì)胞的程序性死亡；并利用計(jì)算工具、蛋白質(zhì)印跡技術(shù)和熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)證明， miR-338 可以通過(guò)靶向MAP3K2 來(lái)調(diào)節(jié) JNK 通路，提示外泌體miR-338可通過(guò)MAP3K2/JNK信號(hào)通路來(lái)調(diào)控抑制心肌細(xì)胞凋亡。另外，在血清外泌體（IPC‐Exo）對(duì)大鼠缺血/再灌注（I/R）損傷保護(hù)實(shí)驗(yàn)中結(jié)果表明，IPC-Exo能明顯改善大鼠Bcl-2、p-PI3K、p-AKT等基因的表達(dá)水平，并能明顯降低Caspase-3和 Bax的表達(dá)，從而抑制細(xì)胞凋亡。以上研究表明，心肌細(xì)胞間可通過(guò)外泌體傳遞信息來(lái)調(diào)控心肌細(xì)胞的程序性死亡。

2.3 外泌體與心肌纖維化

心臟纖維化是許多心血管疾?。ㄐ募」Ｋ馈⑿呐K瓣膜病、高血壓心臟病、冠心病等）的一種病理過(guò)程，特征為成纖維細(xì)胞在心肌細(xì)胞外基質(zhì)中大量增殖、膠原聚集和分布異常。而近年來(lái)，在外泌體與心肌纖維化這方面也越來(lái)越受科研人員關(guān)注。心肌細(xì)胞通過(guò)外泌體的通訊，在纖維化過(guò)程中發(fā)生改變，而纖維化是心臟病的關(guān)鍵病理變化。這些新發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了成纖維細(xì)胞來(lái)源的外泌體的作用，以及其他細(xì)胞的外泌體對(duì)成纖維細(xì)胞影響的研究進(jìn)展。有研究證據(jù)顯示，在心肌纖維化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一種或多種異常的外泌體，例如miRNAs。外泌體可通過(guò)調(diào)節(jié)TGF-β1/Smads信號(hào)通路、 MAPK信號(hào)通路、血管緊張素系統(tǒng)、Wnt信號(hào)通路等途徑，參與調(diào)控心肌纖維細(xì)胞活化、增殖，并誘發(fā)心肌纖維化。另有研究表明，自噬抑制作用對(duì)心肌纖維化 （MF） 的形成起關(guān)鍵作用，而來(lái)自干細(xì)胞的外泌體能弱化心肌纖維化。外泌體通過(guò)抑制炎癥、改善組織結(jié)構(gòu)和抑制纖維化相關(guān)指標(biāo)來(lái)減弱MF，這與自噬激活分不開。在H9c2細(xì)胞培養(yǎng)中，外泌體下調(diào)細(xì)胞活力，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制纖維化相關(guān)指標(biāo)，miR-199a-3p的抑制削弱了外泌體對(duì)H9c2細(xì)胞的抗纖維化作用，這與自噬抑制有關(guān)。還有來(lái)自（骨髓基質(zhì)細(xì)胞）BMSCs的外泌體通過(guò) miR-199a-3p 遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)叫呐K組織，通過(guò)抑制 mTOR 誘導(dǎo)自噬發(fā)揮抗纖維化作用。此外，在有關(guān)外泌體的研究中，miR-24、miR-24、miR-129b、miR-11110、miR-22、miR-294等與抗纖維化有關(guān)，而miR-230a、miR-208a、miR-328可促進(jìn)心肌纖維化。所以，在心肌纖維化形成的過(guò)程中，可能有外泌體參與。

2.4 外泌體與心臟新生血管

在高血壓的長(zhǎng)期刺激下，心肌會(huì)變得肥大，此時(shí)需要更多的氧氣和血供。而在相同的心臟血供條件下，整個(gè)心肌就會(huì)出現(xiàn)相對(duì)的供血不足，進(jìn)而引起心肌呈現(xiàn)出相對(duì)缺血狀態(tài)。為滿足心臟供血，心臟血液供應(yīng)脈絡(luò)，恢復(fù)心肌細(xì)胞血供及氧供，增加冠脈血流量，改善心肌細(xì)胞缺血缺氧狀態(tài)，從而達(dá)到緩解缺血的目的。血管生成是由毛細(xì)動(dòng)脈或后靜脈發(fā)展而來(lái)，其主要特征是：激活期的基底膜發(fā)生了退化；血管內(nèi)皮細(xì)胞的活化、增殖和遷移；血管網(wǎng)與血管的重構(gòu)是一個(gè)涉及多種細(xì)胞和分子的復(fù)雜過(guò)程。近來(lái)，越來(lái)越多研究發(fā)現(xiàn)，外泌體與血管生成有著密切的聯(lián)系。Kang等人的研究發(fā)現(xiàn)，脂肪干細(xì)胞 （ASCs）能分泌miRNA-31，傳輸至血管內(nèi)皮細(xì)胞，促使內(nèi)皮細(xì)胞的遷徙、增殖，同時(shí)靶向作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞抑制因子HIF-1（一種抗血管生成基因），促進(jìn)血管生成。也有研究表明，M1型巨噬細(xì)胞能夠產(chǎn)生抑制心肌新生和加重心衰作用的外泌體。當(dāng)心臟受到刺激時(shí)，促炎M1樣巨噬細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生大量的miR-155類促炎性外泌體miR-155，通過(guò)調(diào)控其靶基因，激活激酶2（PAK2）、 Sirtuin 1（Sirt1），和AMP活化蛋白激酶的催化亞基α2（AMPKα2），從而抑制Sirt1/AMPKα2-內(nèi)皮一氧化氮合酶和RAC1-PAK2信號(hào)通路，進(jìn)而下調(diào)血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷徙、增殖能力，以來(lái)達(dá)到抑制血管形成。近來(lái)，Liao等人研究表明，心臟細(xì)胞分泌外泌體miRNA-21-5p通過(guò)對(duì)誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的p53靶1 （Cdip1）基因的靶點(diǎn)進(jìn)行定位，并使其靜息，減少caspase-3活化，進(jìn)而抑制缺血、低氧環(huán)境中的受體內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，促進(jìn)血管新生形成。綜上研究推測(cè)，外泌體通過(guò)對(duì)心臟血管內(nèi)皮細(xì)胞的調(diào)控參與心臟新生血管形成過(guò)程。

3總結(jié)

近年來(lái)，隨著對(duì)外泌體的研究不斷深入，發(fā)現(xiàn)外泌體可通過(guò)調(diào)控心肌肥大、心肌細(xì)胞的凋亡和心肌纖維化以及新生血管等方面的作用，來(lái)調(diào)控心室肥厚；而受高血壓刺激，機(jī)體分泌的外泌體組分仍未完全清楚，且這些成分是通過(guò)何種通路如何調(diào)控心室肥厚，仍需要進(jìn)一步研究。雖然動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)都取得了一定的成就，可在臨床應(yīng)用方面仍需不斷地實(shí)踐檢驗(yàn)。隨著外泌體的研究不斷深入，相信外泌體會(huì)為高血壓導(dǎo)致的心室肥厚診治提供新方案。

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