，

心血管疾病是當(dāng)前導(dǎo)致人類死亡的主要原因之一，由于缺乏創(chuàng)新藥物和器官移植的局限性，現(xiàn)有的治療心血管疾病的方法雖能延緩疾病進(jìn)展、延長病人的壽命，卻不能修復(fù)和再生受損的心肌，再生能力有限可導(dǎo)致心肌細(xì)胞損失引起心臟泵功能損害，因此干細(xì)胞在心臟修復(fù)和再生方面有著巨大的前景[1]。心臟干細(xì)胞(cardiac stem cells，CSCs)來源于自體組織，能夠避免異體移植排斥效應(yīng)，有較低的致瘤率、致畸率、致心律失常率，是心臟保護(hù)和修復(fù)的最佳干細(xì)胞類型之一，但由于干細(xì)胞移植的生存率非常低，注射或移植的干細(xì)胞僅在非常短的時間內(nèi)保留在治療部位，甚至移植后很難在心臟中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致移植干細(xì)胞的治療功效降低，因此干細(xì)胞衍生的外泌體(exosomes)成了一個潛在的治療新策略[2]。外泌體中的microRNA可通過自分泌或旁分泌的方式作用于自身或遠(yuǎn)隔的靶細(xì)胞，進(jìn)而調(diào)控心臟功能，在心血管疾病的治療中起著重要作用?，F(xiàn)從心臟干細(xì)胞源的外泌體、microRNA、對心臟的保護(hù)作用以及研究展望幾個方面進(jìn)行綜述如下。

1 心臟干細(xì)胞源的外泌體

心臟干細(xì)胞是一類存在于心臟組織內(nèi)可以自我更新及克隆增殖的、具有多種表型的細(xì)胞，表達(dá)早期心肌細(xì)胞系的轉(zhuǎn)錄因子(Nkx2.5，GATA- 4，Mef- 2)，能夠減少心肌梗死后的瘢痕、增加心肌活力、減少左室重構(gòu)、促進(jìn)血管新生、調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、修復(fù)心肌組織，從而改善心功能。但是干細(xì)胞移植的效率受到細(xì)胞保留率低的限制[3]，只有一小部分(<3%)注入的干細(xì)胞進(jìn)入受體心肌[4]，目前的研究認(rèn)為，心臟干細(xì)胞移植更多的保護(hù)作用主要得益于旁分泌機(jī)制[5]，而非直接分化成心肌細(xì)胞或血管內(nèi)皮細(xì)胞，移植的干細(xì)胞在損傷部位釋放作用因子從而促進(jìn)心肌細(xì)胞的增殖存活和血管新生，增加心臟功能，這些旁分泌機(jī)制可誘發(fā)移植干細(xì)胞在心臟中持續(xù)至少1年的增殖反應(yīng)。

在旁分泌過程中能分泌出多種旁分泌因子，這些因子對心肌的修復(fù)起著重要作用，外泌體是干細(xì)胞旁分泌效應(yīng)中發(fā)揮主要作用的因子，代表干細(xì)胞的生物活性成分。外泌體為直徑在(40～100) nm的細(xì)胞衍生囊泡樣小體[6]，由細(xì)胞內(nèi)內(nèi)溶酶體微粒內(nèi)陷形成，存在于血液、尿液、唾液、腹水等生物體液中。不同類型的細(xì)胞在正?；虿±頎顟B(tài)下均可分泌外泌體[7]，其包含類似表面蛋白受體、脂質(zhì)mRNA、微小RNA和轉(zhuǎn)錄因子等，由于來源不同有其特異性。當(dāng)多細(xì)胞體與質(zhì)膜融合或直接從質(zhì)膜釋放時，外泌體從細(xì)胞釋放，其可以在不同細(xì)胞之間運(yùn)輸并影響受體細(xì)胞中的生理途徑[8]。由于外泌體的膜性結(jié)構(gòu)能阻止血清中的蛋白酶對其攜帶的蛋白分子如細(xì)胞因子等的降解，所以可作為體內(nèi)細(xì)胞之間信息傳遞的載體，外泌體囊泡上也有特異的細(xì)胞結(jié)合位點(diǎn)，能夠與細(xì)胞膜相融合，將囊泡內(nèi)的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)入靶細(xì)胞。

心臟干細(xì)胞衍生的外泌體不僅可避免干細(xì)胞移植時畸胎瘤的形成、免疫反應(yīng)、細(xì)胞增殖分化有限等問題，同時提供生長因子等細(xì)胞保護(hù)因子，能夠抗凋亡、抗纖維化，促進(jìn)血管生成，增強(qiáng)心肌分化，修復(fù)受損組織，即外泌體可產(chǎn)生細(xì)胞療法對損傷后心肌修復(fù)的有益作用。Barile 等[9]發(fā)現(xiàn)人類心臟干細(xì)胞分泌的外泌體可將心臟干細(xì)胞中有改善心肌損傷作用的因子傳遞給心肌細(xì)胞，增強(qiáng)內(nèi)源性心肌干細(xì)胞的激活與增殖，促進(jìn)血管新生，調(diào)控心臟炎癥反應(yīng)，保護(hù)并修復(fù)心肌組織。Giricz 等[10]發(fā)現(xiàn)缺血預(yù)處理可以誘導(dǎo)分泌更多的外泌體，進(jìn)而減小心肌梗死面積。

2 心臟干細(xì)胞源外泌體與microRNA

外泌體含有大量與其結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)的microRNA和蛋白質(zhì)，外泌體作為一種亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)有其獨(dú)特的生物學(xué)特征。外泌體可通過四種主要的旁分泌方式將信息傳遞至靶細(xì)胞，即外泌體膜的配體可以激活受體或下游的信號通路、外泌體內(nèi)含有活化的受體可以在細(xì)胞之間轉(zhuǎn)運(yùn)、外泌體內(nèi)含有蛋白質(zhì)可以進(jìn)行蛋白質(zhì)的傳遞、外泌體內(nèi)含有microRNA或RNA可以進(jìn)行遺傳物質(zhì)的傳遞。外泌體轉(zhuǎn)移的蛋白和RNA等[11]，特別是microRNA可通過自分泌或旁分泌的方式作用于自身或遠(yuǎn)隔的靶細(xì)胞并調(diào)節(jié)其功能，既能促進(jìn)或抑制心肌細(xì)胞的凋亡，也能調(diào)控活性氧所致的心臟病，并在細(xì)胞自主和非細(xì)胞自主方式中發(fā)揮強(qiáng)有力的血管生成控制作用，同時參與心臟重塑過程，對心血管疾病的治療至關(guān)重要。Shao 等[12]的研究發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞分泌的外泌體治療效果優(yōu)于干細(xì)胞，microRNA測序結(jié)果表明外泌體和干細(xì)胞有類似的microRNA表達(dá)譜，這可能是外泌體可以取代干細(xì)胞進(jìn)行心臟修復(fù)的原因之一，而外泌體表達(dá)的microRNA也有異于干細(xì)胞，可以產(chǎn)生更好的治療效果。

microRNA是由18～24個核苷酸組成的內(nèi)源性RNA，在基因轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控目的基因，通過抑制microRNA轉(zhuǎn)錄或促進(jìn)，microRNA降解來調(diào)控基因表達(dá)，從而建立一個基本的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。microRNA與心血管疾病的治療息息相關(guān)，例如microRNA- 146可通過抑制促炎癥途徑抑制內(nèi)皮細(xì)胞活化來抑制局部缺血/再灌注損傷[13]，miR- 126可改善心肌新生血管的形成[14]等。

3 microRNA對心臟的保護(hù)作用

心臟干細(xì)胞源外泌體的microRNA對心臟具有保護(hù)作用，主要包括其可以減少心肌細(xì)胞凋亡、促進(jìn)血管生成和減少纖維化等。由于microRNA種類、處理方式等的不同，其對心臟的作用與效果也有所差別。例如心臟干細(xì)胞源外泌體中的miR- 222可影響心肌細(xì)胞凋亡和抗遷移[15]，miR- 320有誘導(dǎo)心肌細(xì)胞增殖和刺激血管生成的作用[16- 17]，miR- 146a[18]、miR- 185[19]則與抗纖維化相關(guān)。

3.1 減少心肌細(xì)胞凋亡 心肌細(xì)胞凋亡可影響心臟功能，心肌梗死時心肌細(xì)胞的凋亡可導(dǎo)致心室重塑和心力衰竭，心臟干細(xì)胞源外泌體分泌的microRNA是心臟保護(hù)和再生的關(guān)鍵因素，可減少心肌細(xì)胞的凋亡。Xiao等[20]發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激能誘導(dǎo)心臟干細(xì)胞分泌更多的外泌體，在兩組不同處理來源的外泌體中都能檢測到6種凋亡相關(guān)的miRNA，但只在氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的外泌體中能檢測到miR- 21顯著上調(diào)，氧化應(yīng)激還導(dǎo)致H9C2心肌細(xì)胞的miR- 21低表達(dá)，miR- 21/PDCD4信號軸對H9C2細(xì)胞抗凋亡起重要作用，這些結(jié)果表明心臟干細(xì)胞來源的外泌體miR- 21通過下調(diào)PDCD4，對細(xì)胞凋亡通路起著抑制作用，用這種外泌體修復(fù)miR- 21/PDCD4通路，可以保護(hù)心肌細(xì)胞，抵御氧化應(yīng)激引起的凋亡。Chen 等[21]發(fā)現(xiàn)心臟干細(xì)胞來源的外泌體高表達(dá)miRNA- 451，可以作為一種非細(xì)胞的載體保護(hù)缺血再灌注損傷，TUNEL染色顯示與對照組相比凋亡細(xì)胞減少了53%，明顯抑制了心肌缺血再灌注損傷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，同時miR- 451簇主要受到心臟發(fā)育早期表達(dá)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子GATA- 4的調(diào)節(jié)。

3.2 促進(jìn)血管生成 血管新生是機(jī)體對缺氧缺血損傷的代償機(jī)制和修復(fù)方式，能促進(jìn)缺血心肌生長出新的有供血能力的小血管，建立起有效的側(cè)支循環(huán)，達(dá)到恢復(fù)缺血心肌的血供。Ibrahim 等[18]在免疫缺陷小鼠中誘導(dǎo)急性心肌梗死，然后將心臟干細(xì)胞源的外泌體注入心肌梗死邊界區(qū)，在注射后15 d和30 d，與對照組相比，外泌體處理的心臟瘢痕減少，存活質(zhì)量增加，梗死壁厚度增加，心臟中炎性細(xì)胞因子水平也較低，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)外泌體內(nèi)含有明顯的microRNAs補(bǔ)體，特別是miR- 146a的富集，抑制了細(xì)胞凋亡并促進(jìn)心肌細(xì)胞的增殖，同時增強(qiáng)血管生成。Barile 等[22]發(fā)現(xiàn)由心臟干細(xì)胞分泌的外泌體中最高度富集的miRNA包括miR- 210和miR- 132，miR- 210通過下調(diào)其靶標(biāo)ephrin A3和PTP1b抑制心肌細(xì)胞凋亡，miR- 132則可下調(diào)其靶標(biāo)RasGAP- p120增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞中新生血管的形成，改善左室射血分?jǐn)?shù)。

3.3 減少纖維化 心肌纖維化是以成纖維細(xì)胞過度增殖、膠原過度沉積及異常分布為特征的，纖維化是心肌梗死后心臟間質(zhì)重構(gòu)最重要的病理過程之一，心肌梗死后的炎癥反應(yīng)可造成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞增生，使得動脈壁變厚、管腔狹窄，參與心臟重塑和心衰等病理生理過程。Vandergriff等[23]發(fā)現(xiàn)心臟干細(xì)胞衍生的外泌體所攜帶的miRNA可通過抑制轉(zhuǎn)化生長因子- β(TGF- β)信號通路降低纖維化并減少細(xì)胞凋亡。Gray 等[24]在評估心臟干細(xì)胞分泌的外泌體對心臟內(nèi)皮細(xì)胞和心臟成纖維細(xì)胞的血管生成和抗纖維化作用的研究發(fā)現(xiàn)，缺氧預(yù)處理的心臟干細(xì)胞分泌的外泌體與在正常氧條件下生長的外泌體相比上調(diào)了11種miRNA，特別是miR292，miR103，miR17的上調(diào)增強(qiáng)了其改善心臟功能的作用、增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞的形成、降低TGF- β刺激的成纖維細(xì)胞中的促纖維化基因表達(dá)，并減少了纖維化。Agarwal等[25]發(fā)現(xiàn)來源于新生兒的心臟干細(xì)胞衍生的外泌體microRNA可介導(dǎo)心肌修復(fù)，研究中將分離的外泌體輸送至缺血再灌注損傷的無胸腺大鼠中，心肌梗死后3 d、28 d超聲心動圖顯示心功能都有顯著改善，血管生成增加，染色顯示纖維化減少；另外年齡和微環(huán)境中的氧含量可影響人心臟干細(xì)胞源的外泌體作用效果。

4 展 望

心臟干細(xì)胞具有多能分化潛力，能夠分化為心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及血管平滑肌細(xì)胞等多種細(xì)胞，對心臟損傷后修復(fù)有重要意義，心臟病變時心臟干細(xì)胞增殖分化，參與心臟損傷修復(fù)，以心臟干細(xì)胞為基礎(chǔ)的治療方法為心臟修復(fù)損傷提供了新的途徑。但移植細(xì)胞的高死亡率、移植的途徑及移植細(xì)胞帶來的風(fēng)險仍是限制干細(xì)胞在臨床應(yīng)用的主要問題。心臟干細(xì)胞來源的外泌體作為一種非細(xì)胞的治療手段可很好地避免這些問題，外泌體內(nèi)含有的大量與其結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)的miRNA可通過自分泌或旁分泌的方式作用于靶細(xì)胞，修復(fù)受損心肌。但microRNA對心肌細(xì)胞的保護(hù)機(jī)制、路徑等仍有待進(jìn)一步的研究；同時，不同種microRNA的基因靶標(biāo)也存在細(xì)微差別，如何進(jìn)行特異性調(diào)節(jié)、為心血管疾病的治療提供新的幫助也需深入的研究。

[1] Bilgimol JC，Ragupathi S，Vengadassalapathy L，et al.Stem cells： an eventual treatment option for heart diseases[J].World J Stem Cells，2015，7(8)：1118- 1126.

[2] Singla DK.Stem cells and exosomes in cardiac repair[J].Curr Opin Pharmacol，2016，27：19- 23.

[3] Cheng K，Malliaras K，Li TS，et al.Magnetic enhancement of cell retention，engraftment，and functional benefit after intracoronary delivery of cardiac- derived stem cells in a rat model of ischemia/reperfusion[J].Cell Transplant，2012，21(6)：1121- 1135.

[4] Bui QT，Gertz ZM，Wilensky RL.Intracoronary delivery of bone- marrow- derived stem cells[J].Stem Cell Res Ther，2010，1(4)：29.

[5] Tang XL，Li Q，Rokosh G，et al.Long- term outcome of administration of c- kitPOS cardiac progenitor cells after acute myocardial infarction： transplanted cells do not become cardiomyocytes，but structural and functional improvement and proliferation of endogenous cells persist for at least one year[J].Circ Res，2016，2：118(7)：1091- 1105.

[6] Terrasini N，Lionetti V.Exosomes in critical illness[J].Crit Care Med，2017，21：45(6)：1054- 1060

[7] van der Pol E，B?ing AN，Harrison P，et al.Classification，functions，and clinical relevance of extracellular vesicles[J].Pharmacol Rev，2012，64(3)：676- 705.

[8] Bang C，Thum T.Exosomes： new players in cell- cell communication[J].Int J Biochem Cell Biol，2012，44(11)：2060- 2064.

[9] Barile L，Gherghiceanu M，Popescu LM，et al.Ultrastructural evidence of exosome secretion by progenitor cells in adult mouse myocardium and adult human cardiospheres[J].J Biomed Biotechnol，2012，2012：354605.

[10] Giricz Z，Varga ZV，Baranyai T，et al.Cardioprotection by remote ischemic preconditioning of the rat heart is mediated by extracellular vesicles[J].J Mol Cell Cardiol，2014，68：75- 78.

[11] Zhu H，F(xiàn)an GC.Extracellular/circulating microRNAs and their potential role in cardiovascular disease[J].Am J Cardiovasc Dis，2011，1(2)：138- 149.

[12] Shao L，Zhang Y，Lan B，et al.MiRNA- Sequence indicates that mesenchymal stem cells and exosomes have similar mechanism to enhance cardiac repair[J].Biomed Res Int，2017，2017：4150705.

[13] Cheng HS，Sivachandran N，Lau A，et al.MicroRNA- 146 represses endothelial activation by inhibiting pro- in flammatory pathways[J].EMBO Mol Med，2013，5(7)：1017- 1034.

[14] Jakob P，Doerries C，Briand S，et al.Loss of angiomiR- 126 and 130a in angiogenic early outgrowth cells from patients with chronic heart failure： role for impaired in vivo neovascularization and cardiac repair capacity[J].Circulation，2012，126(25)：2962- 2975.

[15] Liu X，Cheng Y，Yang J，et al.Cell- specific effects of mir- 221/222 in vessels： molecular mechanism and therapeutic application[J].J Mol Cell Cardiol，2012，52：245- 255.

[16] Ren XP，Wu J，Wang X，et al.Microrna- 320 is involved in the regulation of cardiac ischemia/reperfusion injury by targeting heat- shock protein 20[J].Circulation，2009，119：2357- 2366.

[17] Wang XH，Qian RZ，Zhang W，et al.Microrna- 320 expression in myocardial microvascular endothelial cells and its relationship with insulin- like growth factor- 1 in type 2 diabetic rats[J].Clin Exp Pharmacol Physiol，2009，36：181- 188.

[18] Ibrahim AG，Cheng K，Marbán E.Exosomes as critical agents of cardiac regeneration triggered by cell therapy[J].Stem Cell Reports，2014，2：606- 619.

[19] Oak SR，Murray L，Herath A，et al.A micro rna processing defect in rapidly progressing idiopathic pulmonary fibrosis[J].PLoS one，2011，6：e21253.

[20] Xiao J，Pan Y，Li XH，et al.Cardiac progenitor cell- derived exosomes prevent cardiomyocytes apoptosis through exosomal miR- 21 by targeting PDCD4[J].Cell Death Dis，2016，23，7(6)：e2277.

[21] Chen L，Wang Y，Pan Y，et al.Cardiac progenitor- derived exosomes protect ischemic myocardium from acute ischemia/reperfusion injury[J].Biochem Biophys Res Commun，2013，31(3)：566- 571.

[22] Barile L，Lionetti V，Cervio E，et al.Extracellular vesicles from human cardiac progenitor cells inhibit cardiomyocyte apoptosis and improve cardiac function after myocardial infarction[J].Cardiovasc Res，2014，103：530- 541.

[23] Vandergriff，AC，de Andrade JB，Tang J，et al.Adm C.Intravenous cardiac stem cell- derived exosomes ameliorate cardiac dysfunction in doxorubicin induced dilated cardiomyopathy[J].Stem cells international，2015，2015：960923

[24] Gray WD，F(xiàn)rench KM，Ghosh- Choudhary S，et al.Identification of therapeutic covariant microRNA clusters in hypoxia- treated cardiac progenitor cell exosomes using systems biology[J].Circ Res，2015，116(2)：255- 263.

[25] Agarwal U，George A，Bhutani S，et al.Experimental，systems，and computational approaches to understanding the microRNA- mediated reparative potential of cardiac progenitor cell- derived exosomes from pediatric patients[J].Circ Res，2017，120(4)：701- 712.