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運動經(jīng)外泌體防治肌少癥的研究進展*

2022-03-31 02:11柯志飛尚畫雨雷檳愷曹春霞王瑞元李俊平
生物化學與生物物理進展 2022年3期
關鍵詞:肌少癥外泌體骨骼肌

柯志飛 尚畫雨 雷檳愷 曹春霞 王 禎 王瑞元** 李俊平**

(1)北京體育大學運動人體科學學院,北京100084;2)成都體育學院運動醫(yī)學與健康學院,成都610041)

人口老齡化是全球日益面臨的一大挑戰(zhàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計,2019 年全球老齡化人口已達7.03 億。截至2020 年,中國老齡化人口增至2.48 億,約占總人口17%[1],因此衰老及其相關疾病尤其是肌少癥(sarcopenia)已成為亟待解決的公共健康問題之一。肌少癥又稱增齡性肌萎縮、衰老性肌萎縮或肌肉衰減癥,其主要表征為骨骼肌質量、力量與功能的進行性丟失,與諸多因素包括體力活動不足、營養(yǎng)缺乏、骨骼肌功能下降、跌倒和骨折等密切相關[2],探究肌少癥的發(fā)病機理及其治療手段是防治肌少癥的關鍵。

外 泌 體 (exosomes, EXOs) 是 核 內 體(endosome)主動分泌的一類納米級囊泡(nanovesicles)[3]。新近研究表明,骨骼肌細胞分泌的EXOs 及其攜帶的miRNAs 可能是防治肌少癥的關鍵因子,其本身還具有性質穩(wěn)定且易保存/提取等諸多優(yōu)點,故已被視為防治肌少癥的新方向[4-6]。另外,目前臨床治療肌少癥以藥物、物理等手段為主,但療效甚微,而運動作為一種新的防治肌少癥的有效手段,正逐漸受到學者關注。因此,筆者就EXOs 及其生物學特性以及EXOs 與肌少癥之間的關系進行歸納梳理,總結并分析運動對EXOs的影響及其可能機制,以期為肌少癥的防治提供新的策略。

1 外泌體

1.1 外泌體概述

EXOs 最初是在體外培養(yǎng)的綿羊紅細胞上清液中被發(fā)現(xiàn)。后續(xù)研究顯示,機體大多數(shù)細胞例如心肌細胞、平滑肌細胞、內皮細胞,間充質干細胞(MSCs) 和單核細胞等均具有釋放EXOs 的能力[7-9]。隨著研究的深入,學者在尿液、汗液、血液、唾液等生物液中亦探尋到了EXOs 的蹤跡[10-12]。EXOs 是細胞主動分泌的“杯狀”納米級囊泡樣小體,大小較為均一,直徑為30~150 nm(平均直徑約100 nm),密度為1.10~1.18 kg/L[13]。此外,EXOs 內包含大量的蛋白質、脂質、DNA、mRNA、miRNA和非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA)等。其中的蛋白質主要包括凋亡相關基因2 相互作用蛋白x(Alix)、腫瘤抑制因子101(Tsg101)、 網(wǎng) 格 蛋 白 (clathrin)、 整 合 素(integrins)、四 跨 膜 家 族 蛋 白(CD9、CD63、CD81 和CD82)、浮艦蛋白1(Flot-1)、熱休克蛋白70/90(Hsp70/Hsp90)及相關轉運蛋白和融合蛋白Ras相關GTPase蛋白AB等[14-15];其還含有多種脂質,諸如神經(jīng)酰胺、膽固醇以及磷酸甘油等[16]。此外,EXOs亦可作為一類區(qū)別于凋亡小體(ABs)的細胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)。EVs直徑比EXOs 直徑略大,約100~1 000 nm,而ABs更大,約500~5 000 nm。最近,甚至有學者提議將“exosomes”更改為“small extracellular vesicles”。

1.2 外泌體生物學特征

起初,EXOs 被認為是一種細胞清除自身不需要物質的一種方式[17]。但近期研究表明,EXOs可通過攜帶的核酸(包括mRNAs、miRNAs)、蛋白質和脂質等活性物質與細胞進行物質交換和信息交流,并廣泛參與機體病理和生理進程[18-19]。其中,EXOs 的作用與母體細胞的功能密不可分,通常認為,EXOs 在母體細胞中維持內外環(huán)境穩(wěn)態(tài),在受體細胞中通過交互作用(cross talk)參與細胞、組織、器官交流[20-22],但其分子機制尚不明確。

EXOs 生物發(fā)生作為蛋白質質量控制的一種機制,是一個復雜又連續(xù)的過程。首先,EXOs 是由內體分選復合物(endosomal sorting complex required for transport,ESCRT)經(jīng)質膜出芽形成早期內體(ESE),隨后ESE 經(jīng)兩次內陷形成腔內囊泡/小泡(intraluminal vesicles,ⅠLVs) 和多泡體(multivesicular bodies,MVBs)[23]。其中,第一次內陷形成一種“杯狀”或“雙凹碟”樣小泡;第二次內陷會在內體管腔內形成更小的囊泡,最終生成成熟的MVBs。最后,ⅠLVs通過MVBs與膜融合后以胞吞和胞吐的形式分泌出胞外,即EXOs[24-25]。此外,EXOs亦可經(jīng)非ESCRT機制與膜上受體互作后形成神經(jīng)酰胺等脂類物質,再促使細胞內體限制性膜內陷形成ⅠLVs,最終出芽形成EXOs[15,26]。需注意的是,經(jīng)組裝后的MVBs是由幾十個晚期內體組成,隨后被運輸至反式高爾基體(trans-Golgi,TGN)參與內體循環(huán),最終與溶酶體融合,隨后其自身降解或與質膜融合,后者釋放EXOs至胞外[27-28]。另外,MVBs與膜融合的過程是受機體精密調控的,且該過程需要小分子Rab GTPases和SNARE 復合體等充當媒介。當EXOs 從胞內被釋放出,與相鄰/遠距的細胞、組織以內分泌和/或旁分泌的形式進行“cross talk”。EXOs 的“cross talk”方式分為3 種:a.與細胞膜直接融合;b.特異性受體與膜互作后內化EXOs;c.經(jīng)內化后的EXOs 與受體細胞互作后在靶細胞中被釋放(圖1)[29-30]???見,一 方面EXOs 作 為 關 鍵 的“cross talk”載體,將自身傳遞至靶細胞,甚至改變自身生理狀態(tài)及功能;另一方面,EXOs 是機體細胞排泄廢物的重要途徑,從而清除有害的或未經(jīng)利用的蛋白質及RNA。

Fig.1 The formation and biological function of EXOs[29-31]圖1 EXOs的形成及生物學作用[29-31]

2 外泌體與運動

研究表明,一方面運動可介導骨骼肌細胞分泌細胞因子/運動因子(exerkine),并將這些因子釋放至循環(huán)中,促進器官、組織和細胞“cross talk”[19,32-33];另一方面EVs(包括EXOs)亦與運動因子一同分泌并充當細胞間通信的載體[34],因此,學者逐漸聚焦這種由運動誘導的小分子物質在機體適應性反應包括釋放、運輸和/或細胞通訊中的作用。此外,運動可促進EXOs的釋放與分泌,但不同的運動方式對EXOs的影響差異較大,這可能與運動方式、運動強度及個體差異等因素有關?;诖耍疚膹募毙赃\動和長期運動兩方面探討對EXOs的影響(表1)。

2.1 外泌體與急性運動

研究表明,急性運動可促進EXOs釋放,并增強機體組織、器官的通訊交流。就急性耐力運動而言,13 名中青年受試者經(jīng)一次20 min 跑后,汗液中EXOs 釋放明顯增加,且Alix、CD63 和HSP70等蛋白質表達顯著升高[10]。Brahmer 等[35]研究表明,急性增量自行車運動后,血漿EXOs標志蛋白(CD9、CD63、CD81、Flot-1、Alix、Tsg101 等)的表達明顯增加,但EXOs 數(shù)量及濃度無明顯變化。Oliveira等[36]發(fā)現(xiàn)Wistar大鼠經(jīng)急性耐力運動后,與對照組相比,其血清EXOs 濃度及CD63 表達顯著升高,且CD63 表達隨運動強度逐漸升高,提示EXOs釋放可能與運動強度有關。此外,急性耐力運動后,男性運動員血小板EXOs增加2.9倍,骨骼肌EXOs標志蛋白Alix急劇下降,隨運動時間增加循環(huán)EXOs 數(shù)量及濃度逐漸升高[37]。這些研究表明急性耐力運動可促進EXOs釋放,且可能與運動強度有關,但能否引發(fā)EXOs量變仍存爭議。

據(jù)報道,急性耐力運動也可促進循環(huán)中的免疫細胞如內皮細胞、單核細胞、血小板以及淋巴細胞等釋放EXOs[35]。例如,青年男性經(jīng)一次60 min自行車騎行后,血漿中超過300 種蛋白質、EXOs 和EVs水平明顯升高[38]。Nair等[39]近期報道以久坐和有訓練史的老年男性為研究對象,行急性耐力運動干預觀察運動后血漿EXOs變化。與久坐老年男性相比,有訓練史的老年男性血漿EXOs釋放顯著增加,再經(jīng)RNA測序發(fā)現(xiàn)血漿EXOs-miRNAs(包括miR-486-5p、miR-215-5p 和miR-941)水平明顯升高,而EXOs-miR-151b 明顯降低,提示急性運動能促進EXOs 的釋放,并可能改變某些特定miRNAs的水平。

除急性耐力運動之外,學者亦探討了急性抗阻運動對EXOs的影響。例如,Annibalini等[40]以有抗阻運動史的青年男性為研究對象,發(fā)現(xiàn)急性抗阻運動2 h后血漿EXOs增加了2倍,說明急性抗阻運動能促進EXOs 釋放。但目前急性抗阻運動與EXOs的研究尚少,相關機制仍不清晰,故未來可進一步深入研究以厘清二者關系。除此之外,亦有研究探討急性耐力+抗阻復合運動對EXOs的影響。如Garner 等[41]對久坐青年男性行一次急性耐力+抗阻運動,運動后血漿EXOs 釋放明顯增加。此外,Lovett 等[42]對無訓練史的青年男性受試者進行一項兩次連續(xù)立定跳躍和下坡跑運動發(fā)現(xiàn),運動后0~24 h內血漿EXOs數(shù)量無顯著變化。說明急性復合運動與EXOs 相互關系尚存爭議。一方面EXOs變化可能與運動方式、運動強度有關,另一方面可能并非其數(shù)量改變,而是促進機體組織與器官通訊,從而促使EXOs發(fā)生質變,仍有待后續(xù)研究并證實。

2.2 外泌體與長期運動

除上述急性運動對EXOs的影響之外,有研究探討了長期運動對EXOs 的影響。 例如,Chaturvedi 等[43]對db/db小鼠進行8 周耐力運動干預,結果表明,與對照組相比,運動組心肌Flot-1和CD81 蛋白表達顯著升高,提示運動可促進EXOs 釋放與分泌。其他研究呈現(xiàn)了相似的變化[44-46],Castano 等[46]發(fā)現(xiàn),5 周高強度間歇訓練運動后小鼠血漿EXOs 釋放增加,CD63、CD9 和HSP90蛋白表達升高。Bei等[45]研究表明,經(jīng)3周游泳運動后,小鼠血液中EXOs 數(shù)量增加1.85 倍。之后再通過ⅠGF-1 激活劑以模擬運動刺激H9C2 細胞,結果顯示,心肌細胞中EXOs數(shù)量及濃度明顯升高。研究表明,運動還可促進內皮祖細胞釋放EXOs,Ma 等[44]采用4 周耐力運動試驗,結果亦證明了EXOs釋放增加。以上研究提示,長期耐力運動可促進EXOs釋放。但也有研究報道了不一致的結果。例如,Hou 等[47]對青年男性賽艇運動員和不運動男性學員進行1年賽艇訓練干預,結果表明,兩組循環(huán)EXOs 粒徑均在50~200 nm 內,循環(huán)EXOs 粒徑眾數(shù)、平均數(shù)、濃度以及血清CD81 和Tsg101 表達均不具有顯著差異(P>0.05),與非運動組相比,運動組循環(huán)EXOs攜帶的miR-342-5p顯著升高;體外實驗結果與體內實驗一致。這提示長期耐力運動可促進EXOs的釋放,但數(shù)量和濃度可能無明顯變化。以上研究表明,長期耐力運動可促進EXOs 釋放,但能否引發(fā)EXOs 量變尚存爭議,其可能與以下因素有關:a.運動模式、運動方案迥異可能使相關蛋白質表達未出現(xiàn)變化;b.EXOs 標志蛋白表達檢測手段不一,例如,Chaturvedi等[43]利用心肌直接檢測EXOs 標志蛋白,而Hou 等[47]則經(jīng)差速離心后檢測血清;c.EXOs 來源、分離技術及手段迥異亦可能成為影響因素。

除耐力運動外,亦有研究探討長期抗阻運動對EXOs 的影響。例如,Estebanez 等[48]對老年和青年受試者進行8周抗阻運動后,與訓練前相比,訓練后老年血漿EXOs 標志蛋白(Flot-1、CD9、CD81)、CD14、VDAC1及EXOs攜帶的miR-146a-5p無明顯變化;而與對照組相比,老年訓練組CD63表達顯著降低。結合前述結果,提示長期運動促進EXOs 釋放,但可能無法改變其數(shù)量和大小。此外,目前抗阻運動與EXOs的報道尚少,相關機制仍不明確,故未來可深入探究長期抗阻運動對EXOs 的影響,進一步厘清EXOs 的潛在作用及可能機制。

綜上,急性/長期運動(耐力/抗阻)均具有促進機體釋放EXOs 的潛力,而能否誘使EXOs 發(fā)生量變尚存爭議。一方面基于運動與EXOs研究剛起步,相關研究參差不齊;另一方面可能與研究對象、研究種類及運動強度有關。故未來可進一步研究不同運動方式、運動強度與EXOs的關系,為運動促進健康提供理論依據(jù)。

3 外泌體與肌少癥

肌少癥指隨年齡增加機體蛋白質合成(MPS)受損或障礙,細胞代償性增強蛋白質降解(MPB),造成骨骼肌纖維減少、間質纖維及脂肪組織增多,從而致使骨骼肌質量與力量丟失的一種病理現(xiàn)象[2]。越來越多的研究表明,肌少癥與EXOs 關聯(lián)密切,但其機制仍未厘清。通常認為,EXOs 作為衰老相關表型效應(SASP)的關鍵介質,它可通過調控細胞增殖、MPB 與MPS、炎癥以及線粒體功能并以旁分泌形式將這一效應傳至臨近細胞[49]。研究顯示,老年人血漿EXOs濃度及數(shù)量明顯下降。體外實驗報道了與之相似的結果,將衰老細胞EXOs注入年輕細胞,發(fā)現(xiàn)明顯衰老樣病灶,包括SA-β-Gal活性增加、p16表達上調及激活Notch 通路[50]。此外,老年恒河猴腦脊液EXOs 顯著降低,且Alix、TSG101 蛋白表達明顯降低[51]。Bertoldi 等[52]發(fā)現(xiàn)21、26 月齡小鼠較3 月齡小鼠EXOs 亦顯著降低??梢奅XOs 可能參與肌少癥發(fā)生,且與年齡負相關。

3.1 外泌體與蛋白質降解

正常生理狀態(tài)下,MPS與MPB處于動態(tài)平衡;而病理狀態(tài)下,MPB異常升高和/或MPS下降會打破平衡,引起骨骼肌質量與力量下降,誘發(fā)肌少癥[53]。研究表明,EXOs可能通過調控與磷脂酰肌醇3 激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(PⅠ3K/PKB/mTOR)通路參與骨骼肌細胞增殖與分化。例如,Kim 等[54]發(fā)現(xiàn),C2C12 細胞釋放的炎癥性EXOs 樣小泡可活化腺苷活化蛋白激酶(AMPK)和PⅠ3K/PKB/mTOR通路調控成肌細胞分化,從而下調Myogenin、MyoD,上調肌肉萎縮盒F-box(muscle atrophy F-box,MAFbx)表達,促進萎縮發(fā)生。另外,MSCs 來源的EXOs(MSCs-EXOs)除了分泌細胞因子、趨化因子和生長因子之外,亦可通過旁分泌作用介導骨骼肌細胞增殖。據(jù)報道,體外注射MSCs-EXOs 可促進C2C12 細胞增殖,同時該研究也發(fā)現(xiàn)MSCs-EXOs 增加了C2C12細胞的核總數(shù)及融合蛋白的數(shù)量,并顯著上調MyoG 和MyoD1 的表達[55],說明EXOs 可能削弱MPB以促進細胞增殖。

miRNAs作為一類小的非編碼RNA,長度約為19~22個核苷酸,可通過翻譯抑制或mRNA降解等途徑調控蛋白質的表達,從而發(fā)揮調控諸多信號轉導的能力[56]。研究表明,循環(huán)miRNAs 可與蛋白質一同包裹于EXOs 中。miRNAs 如miR-29b-3p、miR-182 等除了從組織細胞主動分泌至循環(huán)之外,亦可被EXOs 轉移至受體細胞,參與細胞間的通訊。通常而言,miR-29b-3p 水平在老年小鼠骨骼肌、血漿以及老年人中均有所升高。Yang等[57]為了證實萎縮的C2C12 肌管分泌的EXOs 是否包含miR-29b-3p,發(fā)現(xiàn)分化8 d后EXOs內的miR-29b-3p水平明顯升高。他們還同時觀察到,與對照組相比,血漿EXOs-miR-29b-3p水平升高顯著。以上研究表明,miR-29b-3p存于EXOs內,且其從骨骼肌分泌至循環(huán)中,因此極有可能被其他組織攝取或以自分泌方式作用于衰老的骨骼肌。此外,Huson等[58]研究顯示,地塞米松誘導C2C12細胞分泌的EXOs 能攜帶miR-182,可激活Foxo3 信號,并抑制骨骼肌MAFbx 和肌肉環(huán)指蛋白1(muscle finger ring 1,MuRF1)的表達。研究表明,miRNA能負向調控肌生成抑制蛋白(MSTN)以參與萎縮發(fā)生與發(fā)展。例如,過表達的miR-34a可抑制MSTN表達使PⅠ3K/PKB通路受抑制,從而加劇萎縮。進一步研究發(fā)現(xiàn),EXOs 攜帶的miR-34a 可降低骨髓干細胞(BMSC)的活性并加速細胞老化[59],其機制可能與EXOs-miR-34a抑制Sirt1表達,從而抑制萎縮發(fā)生有關。以上研究提示EXOs可能攜帶有益于萎縮蛋白代謝穩(wěn)定的miRNAs 調控MPB 發(fā)生,從而改善肌少癥病理。

綜上,EXOs 可能是機體改善肌少癥病理的重要介質,其可能通過攜帶的miRNAs或自身直接調控MPB。適當提高骨骼肌細胞的EXOs濃度及數(shù)量可能是延緩肌少癥MPB 的有益策略,故未來可深入探究EXOs-miRNAs調控MPB的機制。

3.2 外泌體與炎癥

EXOs 作為調控衰老細胞微環(huán)境的重要載體,在炎癥反應中亦具有重要作用。研究表明,MSCs-EXOs能促進巨噬細胞的炎癥反應[60],其機制可能是由TLR2/4(Toll like receptor 2/4)和MyD88 信號調控。另有報道顯示,肌肉注射MSCs-EXOs 可減輕mdx小鼠骨骼肌炎癥程度[61]。體外實驗亦證實了肌管來源的EXOs能調控衣霉素誘導的細胞焦亡,并下調白介素18/1β(ⅠL-18/1β)、Caspase-1等炎癥因子的表達[62]。除此之外,肌細胞處于炎癥狀態(tài)下能分泌ELVs,從而抑制成肌細胞的分化。學者通過采用TNF-α和ⅠNF-γ雙重處理完全分化的C2C12 肌管誘導炎癥,再將分離的ELVs 與成肌細胞一同孵育,發(fā)現(xiàn)ELVs 激活了AMPK、p38 MAPK 和JNK 信號,同時抑制了PKB 信號以及上調MAFbx 和MuRF1 表達,說明炎性的ELVs 可促進成肌細胞炎癥,抑制骨骼肌的成肌細胞分化,從而促進萎縮。以上研究說明,EXOs 參與炎癥發(fā)生。此外,EXOs 攜帶的miRNAs 調控一類特定的肌源性因子如成纖維細胞生長因子21(FGF21)、肝細胞生長因子等,直接與骨骼肌通訊交流,這可為EXOs調控炎癥發(fā)生提供有益參考。但目前關于EXOs、肌少癥及炎癥三者之間關系的研究較少,相關機制仍不清晰。需指出的是,衰老的骨骼肌伴有氧化應激和炎癥的升高以及EXOs 的釋放減少,其還可能受多重因素的影響,這使得EXOs在炎癥反應中的調控相對復雜。

綜上,EXOs通過攜帶的miRNA或自身參與衰老發(fā)生、促進炎癥因子分泌和削弱MPB 途徑等。衰老的骨骼肌可能同時受多重因素的影響,包括但不限于氧化應激和炎癥反應的升高以及EXOs釋放減少等,這使得EXOs在炎癥反應中的調控相對復雜。但不否認,EXOs可作為一種防治肌少癥的有益策略。結合前述研究,筆者推測提高EXOs數(shù)量和濃度可能為肌少癥的防治提供新的參考策略。

4 外泌體在運動防治肌少癥的潛在作用

研究表明,EXOs 是運動應激狀態(tài)下機體分泌的適應性調節(jié)產(chǎn)物。一方面,EXOs可能直接作用于骨骼肌;另一方面,其可通過攜帶的miRNAs介導調控骨骼肌肥大與萎縮。運動不僅可作為防治肌少癥的有效手段,亦可促進EXOs分泌并介導萎縮的發(fā)生發(fā)展[6]。但EXOs在運動防治肌少癥的機制尚不明確。

4.1 運動通過外泌體攜帶的miRNAs介導骨骼肌穩(wěn)態(tài)以防治肌少癥

運動促進骨骼肌健康的作用可能與EXOs攜帶的miRNAs 有關。據(jù)報道,骨骼肌大約可分泌約437 種蛋白質,其中一大半是包裹在EXOs 內。事實上,EXOs 可通過攜帶的miRNAs、運動狀態(tài)下機體分泌的運動因子如鳶尾素(irisin)、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)等發(fā)揮保護作用。相關研究亦證實運動可調控包括循環(huán)EXOs 內的322 種蛋白質[38]。

運動可能通過直接活化EXOs 中的miRNAs,進而對骨骼肌產(chǎn)生保護作用,從而防治肌少癥(表1)。最新證據(jù)表明,肌少癥的發(fā)病機理與EXOs中的miRNAs 水平密切相關。事實上,EXOsmiRNAs可通過調控轉錄降解和翻譯抑制,從而調控基因表達。例如,Wang 等[63]認為,EXOs 攜帶的miRNAs(包括miR-133、miR-141 等)可改變基因表達,從而調節(jié)骨骼肌細胞增殖與分化。又如,D'Souza等[64]發(fā)現(xiàn),青年男性進行1次高強度間歇性運動,運動前、后及運動后4 h采集外側股靜脈活檢和血漿檢測miRNAs 水平變化,結果表明,29 種miRNA 中,肌肉、血漿和EXOs 分別有11 個、8 個、9 個明顯變化。再如,大量研究已證明EXOs-miR-23a 可抑制骨骼肌MAFbx 和MuRF1的表達,抑制萎縮發(fā)生??梢?,運動至少能部分提高循環(huán)EXOs-miRNAs 水平。此外,EXOs 還能攜帶 肌 肉 特 異 性miRNAs (稱myomiRs, 例 如miR-206、miR-146a、miR-1、miR-223),調控骨骼肌穩(wěn)態(tài)。Annibalini等[40]證實在急性飛輪阻力訓練后miR-206 和miR-146a 水平明顯上升,表明EXOs 攜帶的miRNAs 在運動性肌肉適應中扮演關鍵角色。故推測運動極有可能促使EXOs-miRNAs水平升高并調控骨骼肌穩(wěn)態(tài),進而防治肌少癥。

綜上,運動改善肌少癥至少部分與運動階段促進EXOs 攜帶的miRNAs 有關,故EXOs 攜帶的miRNA可能是運動防治肌少癥的機制之一。但是,一方面EXOs-miRNAs 種類相對豐富;另一方面鑒于運動促進EXOs 攜帶的miRNA 機制研究仍處于初級階段,因此關于運動促進何種組織釋放EXOs、調節(jié)何種miRNA以調控肌少癥的相關研究尚少,仍有待后續(xù)研究。

4.2 運動通過外泌體攜帶的miRNAs介導蛋白質降解以防治肌少癥

MPB 與MPS 之間平衡失調是誘發(fā)肌少癥的機制之一。前面已歸納運動可促進EXOs的釋放(見2.1 及2.2)。研究表明,EXOs 可直接通過調控PⅠ3K/PKB/mTOR 通路參與骨骼肌肥大與萎縮。例如,Kim等[54]發(fā)現(xiàn),C2C12細胞釋放的ELVs可直接激活AMPK和PⅠ3K/PKB/mTOR通路調控成肌細胞分化,并顯著下調Myogenin、MyoD 及上調MAFbx表達,促進萎縮發(fā)生。除此之外,EXOs也可通過攜帶的循環(huán)miRNAs 參與調控MPB。作為PⅠ3K/PKB/mTOR 通路的重要底物,叉頭轉錄因子3a(forkhead box O3,F(xiàn)oxO3a)在肥大與萎縮中發(fā)揮關鍵作用,其可促進自噬溶酶體系統(tǒng)(ALS)及泛素蛋白酶體(UPS)相關組分的表達。Huson等[58]研究顯示,地塞米松誘導C2C12細胞分泌的EXOs能攜帶miR-182可激活FoxO3a信號,并抑制骨骼肌MAFbx 和MuRF1 的表達,提示EXOs 可能攜帶有益于萎縮蛋白代謝穩(wěn)定的miRNAs,調控PⅠ3K/PKB/mTOR通路,從而調控MPB。

綜上,筆者推測EXOs可直接和/或通過攜帶的miRNAs 介 導PⅠ3K/PKB/mTOR 通 路,從 而 參 與MPB,進而削弱肌少癥。鑒于EXOs 通過攜帶的miRNAs作用的分子機制仍不明確,故未來可進一步在體內、外實驗上予以佐證,以期為肌少癥防治提供有益策略。

Table 1 Effect of excise of exosome表1 運動對外泌體的影響

續(xù)表1

續(xù)表1

5 總結與展望

肌少癥作為一類復雜的、進行性的慢病,其發(fā)生發(fā)展與EXOs密切相關。無論是急性運動,抑或是長期耐力運動均可能促進EXOs釋放,都可能誘使EXOs 發(fā)生質變。運動可能通過活化EXOs/EXOs-miRNAs 以 調 控PⅠ3K/PKB/mTOR 通路,從而削弱肌少癥。因此,運動促進EXOs的釋放可能作為防治肌少癥的一種新型策略。但仍有如下關鍵問題尚待闡明:a.在運動干預條件下,不同細胞類型衍生的EXOs是否均具有增齡性差異;b.運動促進EXOs發(fā)生“質”變的具體機制;c.長期抗阻運動對不同組織類型衍生的EXOs 的影響及其與EXOs 的相互關系;d.EXOs 定位于肝臟,運動促進其與器官/組織交互作用的機制,以及能否與其他因子發(fā)生交互作用。未來可從這些角度探析其在削弱/防治肌少癥中的作用。盡管上述研究亟需闡明,但不可否認的是,EXOs 這一特殊靶點可為臨床防治肌少癥提供新的策略和思路。

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