運(yùn)動(dòng)經(jīng)外泌體防治肌少癥的研究進(jìn)展*

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(xué)運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院，北京100084；2）成都體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與健康學(xué)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(jì)，2019 年全球老齡化人口已達(dá)7.03 億。截至2020 年，中國老齡化人口增至2.48 億，約占總?cè)丝?7%［1］，因此衰老及其相關(guān)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(zhì)量、力量與功能的進(jìn)行性丟失，與諸多因素包括體力活動(dòng)不足、營養(yǎng)缺乏、骨骼肌功能下降、跌倒和骨折等密切相關(guān)［2］，探究肌少癥的發(fā)病機(jī)理及其治療手段是防治肌少癥的關(guān)鍵。

外 泌 體 （exosomes， EXOs） 是 核 內(nèi) 體（endosome）主動(dòng)分泌的一類納米級(jí)囊泡（nanovesicles）［3］。新近研究表明，骨骼肌細(xì)胞分泌的EXOs 及其攜帶的miRNAs 可能是防治肌少癥的關(guān)鍵因子，其本身還具有性質(zhì)穩(wěn)定且易保存/提取等諸多優(yōu)點(diǎn)，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(yùn)動(dòng)作為一種新的防治肌少癥的有效手段，正逐漸受到學(xué)者關(guān)注。因此，筆者就EXOs 及其生物學(xué)特性以及EXOs 與肌少癥之間的關(guān)系進(jìn)行歸納梳理，總結(jié)并分析運(yùn)動(dòng)對(duì)EXOs的影響及其可能機(jī)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(xì)胞上清液中被發(fā)現(xiàn)。后續(xù)研究顯示，機(jī)體大多數(shù)細(xì)胞例如心肌細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞，間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs） 和單核細(xì)胞等均具有釋放EXOs 的能力［7-9］。隨著研究的深入，學(xué)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(xì)胞主動(dòng)分泌的“杯狀”納米級(jí)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(nèi)包含大量的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、DNA、mRNA、miRNA和非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）等。其中的蛋白質(zhì)主要包括凋亡相關(guān)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(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和融合蛋白R(shí)as相關(guān)GTPase蛋白AB等［14-15］；其還含有多種脂質(zhì)，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(xì)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(xué)者提議將“exosomes”更改為“small extracellular vesicles”。

1.2 外泌體生物學(xué)特征

起初，EXOs 被認(rèn)為是一種細(xì)胞清除自身不需要物質(zhì)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(zhì)和脂質(zhì)等活性物質(zhì)與細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)交換和信息交流，并廣泛參與機(jī)體病理和生理進(jìn)程［18-19］。其中，EXOs 的作用與母體細(xì)胞的功能密不可分，通常認(rèn)為，EXOs 在母體細(xì)胞中維持內(nèi)外環(huán)境穩(wěn)態(tài)，在受體細(xì)胞中通過交互作用（cross talk）參與細(xì)胞、組織、器官交流［20-22］，但其分子機(jī)制尚不明確。

EXOs 生物發(fā)生作為蛋白質(zhì)質(zhì)量控制的一種機(jī)制，是一個(gè)復(fù)雜又連續(xù)的過程。首先，EXOs 是由內(nèi)體分選復(fù)合物（endosomal sorting complex required for transport，ESCRT）經(jīng)質(zhì)膜出芽形成早期內(nèi)體（ESE），隨后ESE 經(jīng)兩次內(nèi)陷形成腔內(nèi)囊泡/小泡（intraluminal vesicles，ⅠLVs） 和多泡體（multivesicular bodies，MVBs）［23］。其中，第一次內(nèi)陷形成一種“杯狀”或“雙凹碟”樣小泡；第二次內(nèi)陷會(huì)在內(nèi)體管腔內(nèi)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(jī)制與膜上受體互作后形成神經(jīng)酰胺等脂類物質(zhì)，再促使細(xì)胞內(nèi)體限制性膜內(nèi)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(gè)晚期內(nèi)體組成，隨后被運(yùn)輸至反式高爾基體（trans-Golgi，TGN）參與內(nèi)體循環(huán)，最終與溶酶體融合，隨后其自身降解或與質(zhì)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(jī)體精密調(diào)控的，且該過程需要小分子Rab GTPases和SNARE 復(fù)合體等充當(dāng)媒介。當(dāng)EXOs 從胞內(nèi)被釋放出，與相鄰/遠(yuǎn)距的細(xì)胞、組織以內(nèi)分泌和/或旁分泌的形式進(jìn)行“cross talk”。EXOs 的“cross talk”方式分為3 種：a.與細(xì)胞膜直接融合；b.特異性受體與膜互作后內(nèi)化EXOs；c.經(jīng)內(nèi)化后的EXOs 與受體細(xì)胞互作后在靶細(xì)胞中被釋放（圖1）［29-30］。可 見，一 方面EXOs 作 為 關(guān) 鍵 的“cross talk”載體，將自身傳遞至靶細(xì)胞，甚至改變自身生理狀態(tài)及功能；另一方面，EXOs 是機(jī)體細(xì)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(zhì)及RNA。

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

2 外泌體與運(yùn)動(dòng)

研究表明，一方面運(yùn)動(dòng)可介導(dǎo)骨骼肌細(xì)胞分泌細(xì)胞因子/運(yùn)動(dòng)因子（exerkine），并將這些因子釋放至循環(huán)中，促進(jìn)器官、組織和細(xì)胞“cross talk”［19，32-33］；另一方面EVs（包括EXOs）亦與運(yùn)動(dòng)因子一同分泌并充當(dāng)細(xì)胞間通信的載體［34］，因此，學(xué)者逐漸聚焦這種由運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的小分子物質(zhì)在機(jī)體適應(yīng)性反應(yīng)包括釋放、運(yùn)輸和/或細(xì)胞通訊中的作用。此外，運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)EXOs的釋放與分泌，但不同的運(yùn)動(dòng)方式對(duì)EXOs的影響差異較大，這可能與運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度及個(gè)體差異等因素有關(guān)?；诖?，本文從急性運(yùn)動(dòng)和長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)兩方面探討對(duì)EXOs的影響（表1）。

2.1 外泌體與急性運(yùn)動(dòng)

研究表明，急性運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)EXOs釋放，并增強(qiáng)機(jī)體組織、器官的通訊交流。就急性耐力運(yùn)動(dòng)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(zhì)表達(dá)顯著升高［10］。Brahmer 等［35］研究表明，急性增量自行車運(yùn)動(dòng)后，血漿EXOs標(biāo)志蛋白（CD9、CD63、CD81、Flot-1、Alix、Tsg101 等）的表達(dá)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(yùn)動(dòng)后，與對(duì)照組相比，其血清EXOs 濃度及CD63 表達(dá)顯著升高，且CD63 表達(dá)隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度逐漸升高，提示EXOs釋放可能與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)。此外，急性耐力運(yùn)動(dòng)后，男性運(yùn)動(dòng)員血小板EXOs增加2.9倍，骨骼肌EXOs標(biāo)志蛋白Alix急劇下降，隨運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yùn)動(dòng)可促進(jìn)EXOs釋放，且可能與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)，但能否引發(fā)EXOs量變?nèi)源鏍?zhēng)議。

據(jù)報(bào)道，急性耐力運(yùn)動(dòng)也可促進(jìn)循環(huán)中的免疫細(xì)胞如內(nèi)皮細(xì)胞、單核細(xì)胞、血小板以及淋巴細(xì)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(zhì)、EXOs 和EVs水平明顯升高［38］。Nair等［39］近期報(bào)道以久坐和有訓(xùn)練史的老年男性為研究對(duì)象，行急性耐力運(yùn)動(dòng)干預(yù)觀察運(yùn)動(dòng)后血漿EXOs變化。與久坐老年男性相比，有訓(xùn)練史的老年男性血漿EXOs釋放顯著增加，再經(jīng)RNA測(cè)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(yùn)動(dòng)能促進(jìn)EXOs 的釋放，并可能改變某些特定miRNAs的水平。

除急性耐力運(yùn)動(dòng)之外，學(xué)者亦探討了急性抗阻運(yùn)動(dòng)對(duì)EXOs的影響。例如，Annibalini等［40］以有抗阻運(yùn)動(dòng)史的青年男性為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)急性抗阻運(yùn)動(dòng)2 h后血漿EXOs增加了2倍，說明急性抗阻運(yùn)動(dòng)能促進(jìn)EXOs 釋放。但目前急性抗阻運(yùn)動(dòng)與EXOs的研究尚少，相關(guān)機(jī)制仍不清晰，故未來可進(jìn)一步深入研究以厘清二者關(guān)系。除此之外，亦有研究探討急性耐力+抗阻復(fù)合運(yùn)動(dòng)對(duì)EXOs的影響。如Garner 等［41］對(duì)久坐青年男性行一次急性耐力+抗阻運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)后血漿EXOs 釋放明顯增加。此外，Lovett 等［42］對(duì)無訓(xùn)練史的青年男性受試者進(jìn)行一項(xiàng)兩次連續(xù)立定跳躍和下坡跑運(yùn)動(dòng)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)后0～24 h內(nèi)血漿EXOs數(shù)量無顯著變化。說明急性復(fù)合運(yùn)動(dòng)與EXOs 相互關(guān)系尚存爭(zhēng)議。一方面EXOs變化可能與運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)，另一方面可能并非其數(shù)量改變，而是促進(jìn)機(jī)體組織與器官通訊，從而促使EXOs發(fā)生質(zhì)變，仍有待后續(xù)研究并證實(shí)。

2.2 外泌體與長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)

除上述急性運(yùn)動(dòng)對(duì)EXOs的影響之外，有研究探討了長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)對(duì)EXOs 的影響。 例如，Chaturvedi 等［43］對(duì)db/db小鼠進(jìn)行8 周耐力運(yùn)動(dòng)干預(yù)，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，運(yùn)動(dòng)組心肌Flot-1和CD81 蛋白表達(dá)顯著升高，提示運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)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(qiáng)度間歇訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)后小鼠血漿EXOs 釋放增加，CD63、CD9 和HSP90蛋白表達(dá)升高。Bei等［45］研究表明，經(jīng)3周游泳運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)刺激H9C2 細(xì)胞，結(jié)果顯示，心肌細(xì)胞中EXOs數(shù)量及濃度明顯升高。研究表明，運(yùn)動(dòng)還可促進(jìn)內(nèi)皮祖細(xì)胞釋放EXOs，Ma 等［44］采用4 周耐力運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，結(jié)果亦證明了EXOs釋放增加。以上研究提示，長(zhǎng)期耐力運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)EXOs釋放。但也有研究報(bào)道了不一致的結(jié)果。例如，Hou 等［47］對(duì)青年男性賽艇運(yùn)動(dòng)員和不運(yùn)動(dòng)男性學(xué)員進(jìn)行1年賽艇訓(xùn)練干預(yù)，結(jié)果表明，兩組循環(huán)EXOs 粒徑均在50～200 nm 內(nèi)，循環(huán)EXOs 粒徑眾數(shù)、平均數(shù)、濃度以及血清CD81 和Tsg101 表達(dá)均不具有顯著差異（P＞0.05），與非運(yùn)動(dòng)組相比，運(yùn)動(dòng)組循環(huán)EXOs攜帶的miR-342-5p顯著升高；體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果與體內(nèi)實(shí)驗(yàn)一致。這提示長(zhǎng)期耐力運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)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(zhǎng)期耐力運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)EXOs 釋放，但能否引發(fā)EXOs 量變尚存爭(zhēng)議，其可能與以下因素有關(guān)：a.運(yùn)動(dòng)模式、運(yùn)動(dòng)方案迥異可能使相關(guān)蛋白質(zhì)表達(dá)未出現(xiàn)變化；b.EXOs 標(biāo)志蛋白表達(dá)檢測(cè)手段不一，例如，Chaturvedi等［43］利用心肌直接檢測(cè)EXOs 標(biāo)志蛋白，而Hou 等［47］則經(jīng)差速離心后檢測(cè)血清；c.EXOs 來源、分離技術(shù)及手段迥異亦可能成為影響因素。

除耐力運(yùn)動(dòng)外，亦有研究探討長(zhǎng)期抗阻運(yùn)動(dòng)對(duì)EXOs 的影響。例如，Estebanez 等［48］對(duì)老年和青年受試者進(jìn)行8周抗阻運(yùn)動(dòng)后，與訓(xùn)練前相比，訓(xùn)練后老年血漿EXOs 標(biāo)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(duì)照組相比，老年訓(xùn)練組CD63表達(dá)顯著降低。結(jié)合前述結(jié)果，提示長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)促進(jìn)EXOs 釋放，但可能無法改變其數(shù)量和大小。此外，目前抗阻運(yùn)動(dòng)與EXOs的報(bào)道尚少，相關(guān)機(jī)制仍不明確，故未來可深入探究長(zhǎng)期抗阻運(yùn)動(dòng)對(duì)EXOs 的影響，進(jìn)一步厘清EXOs 的潛在作用及可能機(jī)制。

綜上，急性/長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)（耐力/抗阻）均具有促進(jìn)機(jī)體釋放EXOs 的潛力，而能否誘使EXOs 發(fā)生量變尚存爭(zhēng)議。一方面基于運(yùn)動(dòng)與EXOs研究剛起步，相關(guān)研究參差不齊；另一方面可能與研究對(duì)象、研究種類及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)。故未來可進(jìn)一步研究不同運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與EXOs的關(guān)系，為運(yùn)動(dòng)促進(jìn)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(jī)體蛋白質(zhì)合成（MPS）受損或障礙，細(xì)胞代償性增強(qiáng)蛋白質(zhì)降解（MPB），造成骨骼肌纖維減少、間質(zhì)纖維及脂肪組織增多，從而致使骨骼肌質(zhì)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(guān)聯(lián)密切，但其機(jī)制仍未厘清。通常認(rèn)為，EXOs 作為衰老相關(guān)表型效應(yīng)（SASP）的關(guān)鍵介質(zhì)，它可通過調(diào)控細(xì)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(yīng)傳至臨近細(xì)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(shí)驗(yàn)報(bào)道了與之相似的結(jié)果，將衰老細(xì)胞EXOs注入年輕細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)明顯衰老樣病灶，包括SA-β-Gal活性增加、p16表達(dá)上調(diào)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(dá)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(fù)相關(guān)。

3.1 外泌體與蛋白質(zhì)降解

正常生理狀態(tài)下，MPS與MPB處于動(dòng)態(tài)平衡；而病理狀態(tài)下，MPB異常升高和/或MPS下降會(huì)打破平衡，引起骨骼肌質(zhì)量與力量下降，誘發(fā)肌少癥［53］。研究表明，EXOs可能通過調(diào)控與磷脂酰肌醇3 激酶/蛋白激酶B/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（PⅠ3K/PKB/mTOR）通路參與骨骼肌細(xì)胞增殖與分化。例如，Kim 等［54］發(fā)現(xiàn)，C2C12 細(xì)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(diào)控成肌細(xì)胞分化，從而下調(diào)Myogenin、MyoD，上調(diào)肌肉萎縮盒F-box（muscle atrophy F-box，MAFbx）表達(dá)，促進(jìn)萎縮發(fā)生。另外，MSCs 來源的EXOs（MSCs-EXOs）除了分泌細(xì)胞因子、趨化因子和生長(zhǎng)因子之外，亦可通過旁分泌作用介導(dǎo)骨骼肌細(xì)胞增殖。據(jù)報(bào)道，體外注射MSCs-EXOs 可促進(jìn)C2C12 細(xì)胞增殖，同時(shí)該研究也發(fā)現(xiàn)MSCs-EXOs 增加了C2C12細(xì)胞的核總數(shù)及融合蛋白的數(shù)量，并顯著上調(diào)MyoG 和MyoD1 的表達(dá)［55］，說明EXOs 可能削弱MPB以促進(jìn)細(xì)胞增殖。

miRNAs作為一類小的非編碼RNA，長(zhǎng)度約為19～22個(gè)核苷酸，可通過翻譯抑制或mRNA降解等途徑調(diào)控蛋白質(zhì)的表達(dá)，從而發(fā)揮調(diào)控諸多信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的能力［56］。研究表明，循環(huán)miRNAs 可與蛋白質(zhì)一同包裹于EXOs 中。miRNAs 如miR-29b-3p、miR-182 等除了從組織細(xì)胞主動(dòng)分泌至循環(huán)之外，亦可被EXOs 轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，參與細(xì)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(shí)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(nèi)的miR-29b-3p水平明顯升高。他們還同時(shí)觀察到，與對(duì)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(nèi)，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(dǎo)C2C12細(xì)胞分泌的EXOs 能攜帶miR-182，可激活Foxo3 信號(hào)，并抑制骨骼肌MAFbx 和肌肉環(huán)指蛋白1（muscle finger ring 1，MuRF1）的表達(dá)。研究表明，miRNA能負(fù)向調(diào)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(dá)的miR-34a可抑制MSTN表達(dá)使PⅠ3K/PKB通路受抑制，從而加劇萎縮。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，EXOs 攜帶的miR-34a 可降低骨髓干細(xì)胞（BMSC）的活性并加速細(xì)胞老化［59］，其機(jī)制可能與EXOs-miR-34a抑制Sirt1表達(dá)，從而抑制萎縮發(fā)生有關(guān)。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(diào)控MPB 發(fā)生，從而改善肌少癥病理。

綜上，EXOs 可能是機(jī)體改善肌少癥病理的重要介質(zhì)，其可能通過攜帶的miRNAs或自身直接調(diào)控MPB。適當(dāng)提高骨骼肌細(xì)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(diào)控MPB的機(jī)制。

3.2 外泌體與炎癥

EXOs 作為調(diào)控衰老細(xì)胞微環(huán)境的重要載體，在炎癥反應(yīng)中亦具有重要作用。研究表明，MSCs-EXOs能促進(jìn)巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)［60］，其機(jī)制可能是由TLR2/4（Toll like receptor 2/4）和MyD88 信號(hào)調(diào)控。另有報(bào)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(shí)驗(yàn)亦證實(shí)了肌管來源的EXOs能調(diào)控衣霉素誘導(dǎo)的細(xì)胞焦亡，并下調(diào)白介素18/1β（ⅠL-18/1β）、Caspase-1等炎癥因子的表達(dá)［62］。除此之外，肌細(xì)胞處于炎癥狀態(tài)下能分泌ELVs，從而抑制成肌細(xì)胞的分化。學(xué)者通過采用TNF-α和ⅠNF-γ雙重處理完全分化的C2C12 肌管誘導(dǎo)炎癥，再將分離的ELVs 與成肌細(xì)胞一同孵育，發(fā)現(xiàn)ELVs 激活了AMPK、p38 MAPK 和JNK 信號(hào)，同時(shí)抑制了PKB 信號(hào)以及上調(diào)MAFbx 和MuRF1 表達(dá)，說明炎性的ELVs 可促進(jìn)成肌細(xì)胞炎癥，抑制骨骼肌的成肌細(xì)胞分化，從而促進(jìn)萎縮。以上研究說明，EXOs 參與炎癥發(fā)生。此外，EXOs 攜帶的miRNAs 調(diào)控一類特定的肌源性因子如成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子21（FGF21）、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子等，直接與骨骼肌通訊交流，這可為EXOs調(diào)控炎癥發(fā)生提供有益參考。但目前關(guān)于EXOs、肌少癥及炎癥三者之間關(guān)系的研究較少，相關(guān)機(jī)制仍不清晰。需指出的是，衰老的骨骼肌伴有氧化應(yīng)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(yīng)中的調(diào)控相對(duì)復(fù)雜。

綜上，EXOs通過攜帶的miRNA或自身參與衰老發(fā)生、促進(jìn)炎癥因子分泌和削弱MPB 途徑等。衰老的骨骼肌可能同時(shí)受多重因素的影響，包括但不限于氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)的升高以及EXOs釋放減少等，這使得EXOs在炎癥反應(yīng)中的調(diào)控相對(duì)復(fù)雜。但不否認(rèn)，EXOs可作為一種防治肌少癥的有益策略。結(jié)合前述研究，筆者推測(cè)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(yùn)動(dòng)防治肌少癥的潛在作用

研究表明，EXOs 是運(yùn)動(dòng)應(yīng)激狀態(tài)下機(jī)體分泌的適應(yīng)性調(diào)節(jié)產(chǎn)物。一方面，EXOs可能直接作用于骨骼??；另一方面，其可通過攜帶的miRNAs介導(dǎo)調(diào)控骨骼肌肥大與萎縮。運(yùn)動(dòng)不僅可作為防治肌少癥的有效手段，亦可促進(jìn)EXOs分泌并介導(dǎo)萎縮的發(fā)生發(fā)展［6］。但EXOs在運(yùn)動(dòng)防治肌少癥的機(jī)制尚不明確。

4.1 運(yùn)動(dòng)通過外泌體攜帶的miRNAs介導(dǎo)骨骼肌穩(wěn)態(tài)以防治肌少癥

運(yùn)動(dòng)促進(jìn)骨骼肌健康的作用可能與EXOs攜帶的miRNAs 有關(guān)。據(jù)報(bào)道，骨骼肌大約可分泌約437 種蛋白質(zhì)，其中一大半是包裹在EXOs 內(nèi)。事實(shí)上，EXOs 可通過攜帶的miRNAs、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下機(jī)體分泌的運(yùn)動(dòng)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(hù)作用。相關(guān)研究亦證實(shí)運(yùn)動(dòng)可調(diào)控包括循環(huán)EXOs 內(nèi)的322 種蛋白質(zhì)［38］。

運(yùn)動(dòng)可能通過直接活化EXOs 中的miRNAs，進(jìn)而對(duì)骨骼肌產(chǎn)生保護(hù)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(jī)理與EXOs中的miRNAs 水平密切相關(guān)。事實(shí)上，EXOsmiRNAs可通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄降解和翻譯抑制，從而調(diào)控基因表達(dá)。例如，Wang 等［63］認(rèn)為，EXOs 攜帶的miRNAs（包括miR-133、miR-141 等）可改變基因表達(dá)，從而調(diào)節(jié)骨骼肌細(xì)胞增殖與分化。又如，D'Souza等［64］發(fā)現(xiàn)，青年男性進(jìn)行1次高強(qiáng)度間歇性運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)前、后及運(yùn)動(dòng)后4 h采集外側(cè)股靜脈活檢和血漿檢測(cè)miRNAs 水平變化，結(jié)果表明，29 種miRNA 中，肌肉、血漿和EXOs 分別有11 個(gè)、8 個(gè)、9 個(gè)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(dá)，抑制萎縮發(fā)生?？梢姡\(yùn)動(dòng)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(diào)控骨骼肌穩(wěn)態(tài)。Annibalini等［40］證實(shí)在急性飛輪阻力訓(xùn)練后miR-206 和miR-146a 水平明顯上升，表明EXOs 攜帶的miRNAs 在運(yùn)動(dòng)性肌肉適應(yīng)中扮演關(guān)鍵角色。故推測(cè)運(yùn)動(dòng)極有可能促使EXOs-miRNAs水平升高并調(diào)控骨骼肌穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而防治肌少癥。

綜上，運(yùn)動(dòng)改善肌少癥至少部分與運(yùn)動(dòng)階段促進(jìn)EXOs 攜帶的miRNAs 有關(guān)，故EXOs 攜帶的miRNA可能是運(yùn)動(dòng)防治肌少癥的機(jī)制之一。但是，一方面EXOs-miRNAs 種類相對(duì)豐富；另一方面鑒于運(yùn)動(dòng)促進(jìn)EXOs 攜帶的miRNA 機(jī)制研究仍處于初級(jí)階段，因此關(guān)于運(yùn)動(dòng)促進(jìn)何種組織釋放EXOs、調(diào)節(jié)何種miRNA以調(diào)控肌少癥的相關(guān)研究尚少，仍有待后續(xù)研究。

4.2 運(yùn)動(dòng)通過外泌體攜帶的miRNAs介導(dǎo)蛋白質(zhì)降解以防治肌少癥

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

綜上，筆者推測(cè)EXOs可直接和/或通過攜帶的miRNAs 介 導(dǎo)PⅠ3K/PKB/mTOR 通 路，從 而 參 與MPB，進(jìn)而削弱肌少癥。鑒于EXOs 通過攜帶的miRNAs作用的分子機(jī)制仍不明確，故未來可進(jìn)一步在體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)對(duì)外泌體的影響

續(xù)表1

續(xù)表1

5 總結(jié)與展望

肌少癥作為一類復(fù)雜的、進(jìn)行性的慢病，其發(fā)生發(fā)展與EXOs密切相關(guān)。無論是急性運(yùn)動(dòng)，抑或是長(zhǎng)期耐力運(yùn)動(dòng)均可能促進(jìn)EXOs釋放，都可能誘使EXOs 發(fā)生質(zhì)變。運(yùn)動(dòng)可能通過活化EXOs/EXOs-miRNAs 以 調(diào) 控PⅠ3K/PKB/mTOR 通路，從而削弱肌少癥。因此，運(yùn)動(dòng)促進(jìn)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(guān)鍵問題尚待闡明：a.在運(yùn)動(dòng)干預(yù)條件下，不同細(xì)胞類型衍生的EXOs是否均具有增齡性差異；b.運(yùn)動(dòng)促進(jìn)EXOs發(fā)生“質(zhì)”變的具體機(jī)制；c.長(zhǎng)期抗阻運(yùn)動(dòng)對(duì)不同組織類型衍生的EXOs 的影響及其與EXOs 的相互關(guān)系；d.EXOs 定位于肝臟，運(yùn)動(dòng)促進(jìn)其與器官/組織交互作用的機(jī)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(rèn)的是，EXOs 這一特殊靶點(diǎn)可為臨床防治肌少癥提供新的策略和思路。