外泌體在肌少癥中的研究進展

羅彬 崔檬 馮婷婷 王佳賀

隨著醫(yī)療技術水平的提升以及信息化的發(fā)展，人類的生存期逐漸延長，老年人口比例也在逐漸增大。肌少癥(sarcopenia)是衰老過程中的特征表現(xiàn)之一[1]，肌少癥主要表現(xiàn)為肌肉質量和力量的減少，是老年醫(yī)學研究的熱門話題。肌少癥使老年人面臨更多健康相關的負面事件，如：殘疾、生活不能自理、高住院率，甚至死亡[2]。肌少癥還和老年人呼吸系統(tǒng)疾病[3]、心臟疾病[4]、消化系統(tǒng)疾病[5]、腎臟疾病[6]、衰弱狀態(tài)等密切相關。但是國內(nèi)肌少癥的流行病學數(shù)據(jù)較少，其診斷尚無統(tǒng)一標準。目前我國對于肌少癥的診斷大多借鑒于西方國家，診斷方法缺少特異性和敏感性。

外泌體(exosomes)是一種小的、膜包裹的細胞外囊泡，直徑30～100 nm[7]。外泌體內(nèi)含有大量的蛋白質、mRNA、miRNA和一些非編碼RNA[如長鏈非編碼RNA(lncRNA)、環(huán)狀RNA(circRNA)]等。通過細胞間的通信，外泌體中的生物活性物質可起到調(diào)節(jié)基因表達、改變受體細胞功能、參與生理或病理過程等作用[8]。參與病理生理活動相關的特異性生物活性物質使外泌體有機會成為肌少癥的特異性生物標志物，在肌少癥的診斷和治療中發(fā)揮作用。本文將從外泌體在肌少癥診治過程中的應用進行綜述。

1 外泌體的概述

1.1 外泌體的簡述 在20世紀80年代，外泌體被認為是綿羊網(wǎng)織紅細胞成熟過程中的一種細胞廢物[9]。近年來，研究者們逐漸認識到了外泌體的復雜性，外泌體研究也成為了熱門方向。在哺乳動物中，幾乎所有類型的細胞都可以釋放外泌體，無論是正常細胞還是病理細胞。外泌體在體液中相對穩(wěn)定，不易被降解，可存在于血液、尿液、唾液、滑液、母乳、羊水、鼻分泌物、支氣管肺泡灌洗液、胸腔腹腔積液中[10]。外泌體攜帶的內(nèi)容物可以反映親代細胞的生理或病理狀況，特別是不同的疾病狀態(tài)或疾病發(fā)展的不同階段[11-12]。因此，外泌體具有作為疾病診斷的生物標志物的潛力。

1.2 外泌體的檢測 外泌體中包含了病理生理過程中豐富的生物信息，對外泌體的提取、鑒定和量化技術是外泌體研究的基礎。外泌體的主要提取方法包括超速離心、免疫吸附、超濾、尺寸排阻色譜法、沉淀法、基于微流控的分離技術等[13]，這些分離技術或是價格昂貴，或是提取純度不高、耗時耗力，無法在經(jīng)濟、提取效率以及提取的靈敏度和特異度上取得平衡。提取出的外泌體需要經(jīng)過外泌體及其內(nèi)容物的鑒定分析才有意義。此外，外泌體定量的方法和標準也需要進一步達成共識，這對外泌體作為生物標志物應用于臨床有重要的意義[14]。

1.3 外泌體在疾病治療中的應用 外泌體具有體積小、穩(wěn)定性好、有生物活性和特異性靶向等特點，使其成為一種天然的釋放系統(tǒng)。他可以避免降解，直接將外泌體中的物質傳遞到靶細胞內(nèi)[10, 15]，這就使得外泌體應用于靶向治療成為可能。相比于傳統(tǒng)的靶向治療藥物運輸載體(如病毒、質粒等)，外泌體藥物運載系統(tǒng)具有低免疫原性、高生物相容性、低毒性和可跨血腦屏障等特征[16-17]，是很有前景的治療方法。目前已有大量研究顯示，可應用外泌體作為運輸載體運送化療藥物，靶向治療腫瘤疾病[17-18]。

2 外泌體在肌少癥診治過程中應用的可能性

2.1 外泌體在肌少癥診斷中應用的可能性 歐洲老年骨骼肌減少癥工作組(EWGSOP)提出的肌少癥診斷和評估方法，目前已被廣泛采用[19-20]。肌少癥的診斷基于骨骼肌質量和力量的減少，以及活動能力的下降。2018年，EWGSOP2更新了骨骼肌減少癥的定義和診斷指南，將骨骼肌肌力的降低作為最初最有特征的表現(xiàn)[21]。Malmstrom等[22]提出的SARC-F問卷現(xiàn)被廣泛應用于肌少癥篩查，此外SARC-CalF問卷、Ishii評分問卷等也可作為肌少癥的篩查手段。EWGSOP2指南中指出，肌肉力量可以通過握力或椅立測試來測量，骨骼肌質量可以通過雙能X射線骨密吸收儀(DXA)、CT或MRI等來評估[21]。有研究表明，測量小腿圍可預測老年人的運動能力和生活質量，在沒有其他肌肉質量診斷方法可用時，小腿圍可作為一種評價指標[23]。

然而上述肌少癥的診斷及評估方法均無很好的靈敏度或特異度[24]，到目前為止，還沒有被普遍接受的方法來診斷肌少癥，發(fā)現(xiàn)新的生物標記物對早期識別肌少癥極為重要[25]。

外泌體在細胞間的通信中起著重要的作用[26]，參與各種生理病理活動。在探索肌少癥的過程中，有研究指出肌少癥的病理生理過程包括了從肌肉的特異性線粒體功能障礙到系統(tǒng)性改變(如炎癥和氨基酸代謝異常)等多個復雜過程[27-29]。一種來源于線粒體的細胞外囊泡被發(fā)現(xiàn)與輕微炎癥和氨基酸代謝異常有關，即線粒體衍生的小泡(MDVs)，他讓生物系統(tǒng)之間產(chǎn)生了聯(lián)系[30]。研究發(fā)現(xiàn)，衰老細胞面臨形態(tài)和功能重塑時，表現(xiàn)為衰老相關分泌的表型(SASP)，衰老細胞釋放的外泌體有其特征性的標志，由此可以追蹤到原始的衰老細胞[31-32]。可見在肌少癥病理生理過程中，會有特異性外泌體的釋放，如果能有效監(jiān)測這些特異性外泌體，將給肌少癥的診斷提供另一種思路。

2.2 外泌體在肌少癥治療中應用的可能性 肌少癥的治療措施主要有運動干預和營養(yǎng)干預，目前還沒有藥物專用于肌少癥的治療。運動治療方式主要包括抗阻力運動和有氧運動[33]，營養(yǎng)干預主要是補充必須氨基酸，增加優(yōu)質蛋白的攝入等。目前雖然有很多關于肌少癥藥物治療的研究，如雄激素、生長激素、維生素D等，但都只能延緩肌少癥的進展，尚無從分子機制層面應用于肌少癥治療的藥物。

研究發(fā)現(xiàn)在運動過程中，肌肉細胞釋放出的細胞外囊泡，可能對整個機體的穩(wěn)態(tài)發(fā)揮作用，從而調(diào)節(jié)肌肉的收縮[34]，運動和外泌體釋放之間的聯(lián)系也支持了外泌體在肌肉再生中起關鍵作用的假設[35]。最近一項研究提出，肌肉釋放的外泌體進入血液中，可能在肌肉再生中發(fā)揮重要作用。這為防止肌肉流失開辟了一個新的研究領域，他假設外泌體作為蛋白質、信使RNA(mRNA)、微小RNA(miRNA)和其他非編碼RNA的載體在骨骼肌再生和發(fā)育中發(fā)揮重要作用，并在小鼠的肌肉損傷模型中，發(fā)現(xiàn)人類骨骼肌成肌細胞來源的外泌體含有各種信號分子，可促進肌肉再生[36]。外泌體中的特定miRNA或其他調(diào)節(jié)因子可能是診斷和治療疾病的有效生物標志物。此外，外泌體也可能作為藥物載體用于骨骼肌肉系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。

3 小結

近年來，由于外泌體能夠反映包括衰老在內(nèi)的病理生理狀態(tài)的特點，在疾病的診斷和治療中可能具有重要的價值，相關研究成為了熱點。外泌體作為載體可以增加骨骼肌損傷后的肌肉再生，改善肌肉蛋白合成，這為外泌體治療肌少癥的研究方向提供了支持依據(jù)，但是仍然需要考慮大規(guī)模生產(chǎn)和分離、長期儲存、體內(nèi)穩(wěn)定性、組織特異性給藥策略等問題?？傊?，外泌體為肌少癥的診斷、治療提供了新的思路，但仍然需要大量的研究來支持這一假設。