梁艷勝，劉文卉，盛其萍，劉平

（山東大學(xué)第二醫(yī)院心血管內(nèi)科，山東 濟(jì)南 250033）

《中國(guó)心血管疾病報(bào)告2018：最新摘要》中顯示心血管疾?。╟ardiovascular disease，CVD）的發(fā)病率不斷增加，預(yù)計(jì)在未來(lái)十年內(nèi)將繼續(xù)呈上升趨勢(shì)；目前40%的居民死亡歸因于CVD，高于因癌癥或其他疾病引起的死亡率[1]。由此可見，我國(guó)CVD 的發(fā)展情況不容樂觀。近年來(lái)，隨著對(duì)外泌體研究的逐漸深入，外泌體在CVD中的抗炎、改善心室重構(gòu)、促進(jìn)血管新生等作用受到越來(lái)越多學(xué)者的重視[2-4]。本文就外泌體在CVD中發(fā)病機(jī)制、診斷、治療的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 外泌體概述

外泌體是一類大小約40～100 nm，具有脂質(zhì)雙分子層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞外囊泡，內(nèi)含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、mRNA、miRNA、DNA 等生物分子。可由B淋巴細(xì)胞、血小板、少突膠質(zhì)細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、肥大細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和干細(xì)胞等多種細(xì)胞產(chǎn)生，廣泛分布在唾液、羊水、血液、尿液、母乳、腦脊液、淋巴液等多種體液中[5-6]。在不同的病理生理?xiàng)l件下不同的細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生不同類型的外泌體，通過細(xì)胞間通訊發(fā)揮生物學(xué)功能。

2 外泌體與心血管疾病

2.1 動(dòng)脈粥樣硬化 動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是一種慢性炎癥反應(yīng)。氧化型低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein，ox-LDL）通過刺激巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞，在AS 的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，用ox-LDL刺激小鼠和人的巨噬細(xì)胞，分離外泌體并進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)外泌體miR-146a 可以通過減少細(xì)胞遷移、促進(jìn)巨噬細(xì)胞在血管壁的包裹以及誘導(dǎo)氧化應(yīng)激等方面加速AS 的發(fā)展[7-8]；采用ox-LDL 處理血管內(nèi)皮細(xì)胞時(shí)，可通過外泌體miR-155、miR-505、lncRNA-MALAT1 影響巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化、誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞外陷阱（neutrophil extracellular trap，NET）形成、觸發(fā)高脂血癥、炎癥反應(yīng)等方面，加重AS 的發(fā)生[9-12]。但是也有很多外泌體在AS中發(fā)揮保護(hù)作用。Shan等[13]證實(shí)lncRNA-RNCR3 在內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞中表達(dá)，與Kruppel 樣因子 2（Kruppel like factor 2，KLF2）和 miR-185-5p形成反饋環(huán)，調(diào)節(jié)細(xì)胞功能，具有AS保護(hù)作用。Chen等[14]在研究中發(fā)現(xiàn)抑制lncRNA-GAS5 可以抑制內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，也可以發(fā)揮抗AS的作用。由此可見，不同的外泌體既可以加重AS，也具有AS保護(hù)作用。

此外，還有很多細(xì)胞來(lái)源的外泌體通過核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）途徑影響AS 的發(fā)生。Gao 等[15]從骨髓樹突狀細(xì)胞（bone marrow-derived dendritic cells，BMDCs）培養(yǎng)液中分離出外泌體，用這些外泌體刺激人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs），觀察到這些外泌體可以通過腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）介導(dǎo)的NF-κB 途徑增加內(nèi)皮炎癥；同時(shí)該課題組還在體內(nèi)研究中發(fā)現(xiàn)ApoE小鼠注射BMDCs 分泌的外泌體12 周后，AS 病變明顯增加。但是，Li 等[16]發(fā)現(xiàn)經(jīng)低強(qiáng)度脈沖超聲（low intensity pulsed ultrasound，LIPUS）處理的 BMDCs 來(lái)源的外泌體miR-16 和miR-21，可以通過抑制NF-κB 信號(hào)通路而抑制TNF-α誘導(dǎo)的內(nèi)皮炎癥反應(yīng)。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)血小板源性外泌體中miR-21、miR-25-3p、miR-223和miR-339的水平升高，可作用于NF-κB 信號(hào)通路，抑制促炎因子白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、細(xì)胞間粘附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）和TNF-α的表達(dá)，減輕AS小鼠模型的血管內(nèi)皮細(xì)胞炎癥[17-18]。Shi等[2]在研究中指出人單核細(xì)胞系的細(xì)胞外囊泡中含有外泌體血清熱休克蛋白27（heatshock protein 27，HSP27），通過Toll樣受體4（tolllikereceptor4，TLR4）激活NF-κB，促進(jìn)NF-κB依賴性的抗炎因子白細(xì)胞介素-10（interleukin-10，IL-10）的釋放，減輕炎癥反應(yīng)和AS 的發(fā)生。總的來(lái)說(shuō)，外泌體也可以通過作用于NF-κB通路，影響抗炎因子和促炎因子的表達(dá)，從而影響AS的進(jìn)展。

2.2 急性心肌梗死 急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）是冠狀動(dòng)脈急性、持續(xù)性缺血缺氧所引起的心肌壞死，是心血管疾病患者死亡的主要原因。近年來(lái)的研究表明，外泌體在AMI 的診斷和治療方面具有重要作用。Su 等[19]對(duì) 6 例 AMI 和 6 例穩(wěn)定性冠心病患者 miRNAs 的差異表達(dá)分析中發(fā)現(xiàn)外泌體miR-3、miR-4、miR-507、miR-656 和miR-1915-3p在AMI標(biāo)本中的表達(dá)明顯低于在穩(wěn)定性冠心病標(biāo)本中的表達(dá)，說(shuō)明外泌體miRNAs可能成為協(xié)助診斷AMI的指標(biāo)。另外，多種干細(xì)胞來(lái)源的外泌體在AMI中的治療作用越來(lái)越受到廣大研究人員的重視：Zhang等[20]用左前降支結(jié)扎法構(gòu)建大鼠AMI模型，將低氧預(yù)適應(yīng)的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bonemesenchymal stem cells，BMSCs）外泌體注射到大鼠心肌內(nèi)，發(fā)現(xiàn)AMI大鼠的miRNA-24水平上調(diào)，通過miRNA-24的上調(diào)可以抑制心肌細(xì)胞凋亡，縮小心肌梗死面積，改善心功能。Huang等[4]還發(fā)現(xiàn)如果采用AMI后第30分鐘心肌內(nèi)注射BMSCs 中分離出的外泌體聯(lián)合AMI 后第3 天進(jìn)行BMSCs 移植的辦法，也可以減小心肌梗死面積，增加新血管形成，使心臟功能得到最大的改善。Ju 等[21]將心臟間充質(zhì)干細(xì)胞（cardiac mesenchymal stem cells，CMSCs）分泌的外泌體通過心肌內(nèi)注射的方式注射到小鼠心肌梗死邊緣區(qū)，證實(shí)心肌梗死后心肌內(nèi)注射CMSCs 分泌的外泌體可促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖和心臟血管生成，保護(hù)心功能。Pan 等[22]構(gòu)建大鼠AMI和缺氧誘導(dǎo)的H9C2 的體內(nèi)體外模型，發(fā)現(xiàn)來(lái)自miR-146a 修飾的脂肪干細(xì)胞（adipase derived stem cells，ADSCs）的外泌體通過下調(diào)早期生長(zhǎng)反應(yīng)因子1（early growth response 1，EGR1），能夠逆轉(zhuǎn)AMI 或缺氧誘導(dǎo)的TLR4/NF-κB信號(hào)的激活，抑制細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)和心肌纖維化，減輕AMI誘導(dǎo)的心肌損傷。

2.3 心力衰竭 心力衰竭（heart failure，HF）是多種心血管疾病的終末狀態(tài)，病理上有心肌細(xì)胞肥大、心肌纖維化等表現(xiàn)。有研究表明外泌體可以影響HF的病理變化：Nie等[23]在慢性心力衰竭患者及心功能不全小鼠動(dòng)物模型中均發(fā)現(xiàn)miR-217表達(dá)明顯增加，并證實(shí)miR-217通過調(diào)節(jié)磷酸酶-張力蛋白（phosphatase and tensin homolog，PTEN）加劇了心肌肥大、纖維化和心功能不全。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)外泌體可能成為HF診斷的生物標(biāo)志物：Wang等[24]在31例HF患者血漿中提取的外泌體及血管緊張素Ⅱ處理的心臟成纖維細(xì)胞中分泌的外泌體中均檢測(cè)到miR-425和miR-744表達(dá)下調(diào)。膠原蛋白和α-平滑肌肌動(dòng)蛋白過表達(dá)時(shí)可以使miR-425 和miR-744 下調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致心臟成纖維細(xì)胞纖維化，而在培養(yǎng)的心臟成纖維細(xì)胞中過表達(dá)miR-425或miR-744時(shí)可顯著抑制血管緊張素誘導(dǎo)的膠原形成和纖維化形成。由此推測(cè)，miR-425 和miR-744 的下調(diào)可能與心肌纖維化和HF 有關(guān)。還有研究人員發(fā)現(xiàn)外泌體在HF 中可能具有治療作用：Qiao 等[3]從HF 患者的外源性基質(zhì)細(xì)胞中分離出外泌體，發(fā)現(xiàn)這些外泌體在體外會(huì)破壞心肌細(xì)胞增殖及內(nèi)皮管形成的能力，在體內(nèi)會(huì)加重左心室重構(gòu)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在這些外泌體中miR-21-5p 表達(dá)異常 ，miR-21-5p 可以通過抑制 PTEN 增強(qiáng)Akt 激酶活性，促進(jìn)血管生成和心肌細(xì)胞存活。因此，恢復(fù)HF 患者體內(nèi)miR-21-5p 的表達(dá)可能有利于HF 患者的治療，這也為HF的治療提供了新的手段。

2.4 肺動(dòng)脈高壓 肺動(dòng)脈高壓（pulmonary hypertension，PH）指肺動(dòng)脈壓力升高超過一定界值的一種血流動(dòng)力學(xué)和病理生理狀態(tài)，可導(dǎo)致右心衰竭和肺血管重構(gòu)。外泌體在PH中的作用與肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞（pulmonary artery endothelial cells，PAECs）和肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞（pulmonary artery smooth muscle cell，PASMCs）增殖和抗凋亡有關(guān)。Zhang 等[25]將ADSCs 與野百合堿吡咯（Monocrotaline pyrrole，MCTP）處理的人PAECs 共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)ADSCs 源性外泌體可以促進(jìn)MCTP處理的人PAECs的增殖。將ADSCs移植后，使用野百合堿（monocrotaline，MCT）誘導(dǎo)的PH 大鼠模型中也觀察到了類似的結(jié)果。進(jìn)一步研究表明，這些作用的產(chǎn)生可能與miR-191 調(diào)節(jié)骨形態(tài)發(fā)生蛋白受體2（bone morphogenetic protein receptor 2，BMPR2）有關(guān)。Zhao 等[26]用脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo) PAECs 損傷后 ，將PAECs 與PASMCs 共培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)LPS 可促進(jìn)PAECs 釋放外泌體，并且外泌體的釋放與LPS濃度呈正相關(guān)，用LPS處理后的PAECs 來(lái)源的外泌體可以內(nèi)化到PASMCs 內(nèi)，促進(jìn)PASMCs 增殖，誘導(dǎo)PASMCs 抵抗凋亡。也有外泌體在PH 的診斷中存在一定價(jià)值：Ferrer等[27]將內(nèi)皮細(xì)胞和PASMCs共培養(yǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，外泌體可以將翻譯控制腫瘤蛋白（translationally controlled tumor protein，TCTP）從內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)移到PASMCs，表明內(nèi)皮源性TCTP具有促進(jìn)增殖和抵抗凋亡的作用。同時(shí)還在PH 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃吞匕l(fā)性PH 患者中均發(fā)現(xiàn)TCTP 水平升高，也說(shuō)明TCTP可能成為PH發(fā)生發(fā)展的潛在生物標(biāo)志物。當(dāng)然，還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)了干細(xì)胞來(lái)源外泌體在PH 中的治療作用：Zhang等[28]建立MCT誘導(dǎo)的大鼠PH模型和缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷模型，用人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞培養(yǎng)上清液中的外泌體進(jìn)行干預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)這些外泌體可能通過上調(diào)PH 大鼠和缺氧性肺血管細(xì)胞Wnt5a的表達(dá)，在體內(nèi)可明顯減輕PH大鼠右心室肥厚和肺血管重構(gòu)，在體外能顯著抑制缺氧誘導(dǎo)的PAECs 凋亡和PASMCs 的增殖，這為日后治療PH 提供了新的思路。

2.5 糖尿病性心肌病 2013 年進(jìn)行的一項(xiàng)全國(guó)流行病學(xué)研究顯示中國(guó)成年人的總體糖尿病標(biāo)準(zhǔn)化患病率約為10.9%，患有糖尿病的成年人比沒有糖尿病的成年人具有更高的全因死亡率，CVD 引起的死亡率增加最為明顯[1]。部分糖尿病患者后期可能出現(xiàn)糖尿病性心肌病（diabetic cardiomyopathy，DCM），最終可能進(jìn)展為HF、心律失常及心源性休克。

DCM 具有心肌微血管內(nèi)皮細(xì)胞（cardiacmicrovascularendothelialcells，CMECs）損傷、心肌細(xì)胞（cardiomyocyte，CM）功能障礙、心肌脂肪變性等特征。Hu 等[29]建立了內(nèi)皮特異性Mst1轉(zhuǎn)基因小鼠以及鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病模型。發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因小鼠分離的CM 中Mst1 蛋白含量增加，心功能更差，胰島素抵抗更嚴(yán)重。在體外實(shí)驗(yàn)中，CM 可攝取CMECs 來(lái)源的外泌體，也可以增加Mst1 蛋白含量，抑制高糖培養(yǎng)CM 的自噬，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Mst1 還可以通過減少死亡結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白（death domain-associate protein，DAXX）和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）之間的相互作用，增強(qiáng)Mst1 和DAXX 的結(jié)合，破壞GLUT4 的膜轉(zhuǎn)位，抑制葡萄糖攝取。由此可見，DCM 的發(fā)病機(jī)制可能與CMECs 釋放的富含Mst1 的外泌體在抑制CM 自噬、促進(jìn)凋亡和抑制糖代謝等方面的作用有關(guān)。有些外泌體在DCM 中也存在預(yù)測(cè)作用：de Gonzalo-Calvo 等[30]在排除干擾因素的情況下分析了2型糖尿病患者血清中心肌細(xì)胞富集的miRNA水平，并與年齡及體重指數(shù)相同的志愿者、高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠模型血清和脂質(zhì)負(fù)載的HL-1 細(xì)胞外泌體中的miRNA 進(jìn)行分析 ，發(fā)現(xiàn) miR-1 和 miR-133a 水平較高 ，推測(cè) miR-1 和miR-133a可能是心肌脂肪變性的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。也有一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)了干細(xì)胞源性外泌體在DCM 中的治療作用：Lin等[31]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中將大鼠分為對(duì)照組、糖尿病對(duì)照組和BMSCs 外泌體組。與糖尿病對(duì)照組比較，發(fā)現(xiàn)經(jīng)BMSCs 來(lái)源的外泌體處理后，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）和Smad 2 mRNA 表達(dá)水平降低，TGF-β1 和Smad2 蛋白的表達(dá)下調(diào)，左心室膠原水平明顯降低。推測(cè)BMSCs來(lái)源的外泌體可能通過抑制TGF-β1/Smad2信號(hào)通路改善糖尿病心肌損傷和纖維化。

2.6 心房顫動(dòng) 心房顫動(dòng)（atrial fibrillation，AF）是一種常見的心律失常，可出現(xiàn)HF、腦卒中等嚴(yán)重并發(fā)癥。目前外泌體和AF 的研究相對(duì)較少，主要集中在AF 的診斷方面。Wang 等[32]對(duì)持續(xù)性AF 和竇性心律患者血漿外泌體miRNAs的表達(dá)水平進(jìn)行高通量測(cè)序并對(duì)AF的危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)我蛩豅ogistic 分析顯示miR-142-5p、miR-223-3p、miR-483-5p與AF相關(guān)，多因素Logistic分析顯示miR-483-5p與AF獨(dú)立相關(guān)。Mun等[33]從室上性心動(dòng)過速患者、陣發(fā)性AF 和持續(xù)性AF 患者血清中分離外泌體進(jìn)行檢測(cè)，還發(fā)現(xiàn)在持續(xù)性AF患者中miRNA-103a、miRNA-107、miRNA-320d、miRNA-486 和miRNA-let-7b 的表達(dá)水平較高?？梢园l(fā)現(xiàn)，血漿外泌體miRNAs 水平可能成為診斷AF 的生物標(biāo)志物。Liu等[34]還在研究中發(fā)現(xiàn)ADSCs 來(lái)源的外泌體miR-320d 通過下調(diào)STAT3，可以抑制AF心肌細(xì)胞凋亡。這對(duì)于外泌體指導(dǎo)AF的治療提供了幫助，而外泌體在AF 中是否還有其他治療作用可能需要進(jìn)一步的探索。

3 展望

自外泌體發(fā)現(xiàn)以來(lái)，其在CVD中的作用就引起了許多學(xué)者的關(guān)注。外泌體通過在細(xì)胞間的通訊作用，已經(jīng)在多種CVD的發(fā)病機(jī)制、診斷、治療中體現(xiàn)了其價(jià)值。但是，外泌體在CVD的研究依舊處于初級(jí)階段，還有很多問題需要進(jìn)一步解決，未來(lái)的發(fā)展方向可能集中于以下幾個(gè)方面：①外泌體的提取、純化方法及過程較為復(fù)雜，且價(jià)格昂貴，在很多中心尚不能開展，需要進(jìn)一步解決。②探討外泌體在lncRNA-miRNA-蛋白及信號(hào)通路中的作用，進(jìn)一步了解外泌體在CVD中的發(fā)病機(jī)制。③探索外泌體在CVD 中作為疾病診斷或評(píng)估疾病預(yù)后的生物標(biāo)志物的作用。④不同干細(xì)胞來(lái)源外泌體在CVD中的治療作用已被發(fā)現(xiàn)，但是如何靶向輸送仍需要進(jìn)一步研究。