外泌體miRNAs
——運(yùn)動(dòng)促進(jìn)心血管健康的新靶點(diǎn)

馬春蓮，柳 華，熊曉玲，楊 翼

心血管疾?。╟ardiovascular disease，CVD）致死、致殘率較高。美國心臟協(xié)會(huì)（Amer?ican Heart Association， AHA）統(tǒng)計(jì)顯示，2015—2018年全球≥20歲的成年人患CVD的幾率達(dá)49.2%，2019年一年內(nèi)全球因CVD死亡的人數(shù)約87.5萬（American Heart Associa?tion，2022）?！吨袊难芙】蹬c疾病報(bào)告2020》顯示，我國各類CVD患者達(dá)3.3億，因CVD死亡的人數(shù)占全國死亡人數(shù)的43%以上，CVD依然是我國居民的首要死因（國家心血管病中心，2021）。盡管心血管研究和臨床護(hù)理的進(jìn)步提高了CVD患者的生存率，但鑒于持續(xù)較高的死亡率，仍需要良好的預(yù)防、治療策略。運(yùn)動(dòng)可以為身體多個(gè)系統(tǒng)帶來益處，降低CVD和2型糖尿?。╰ype 2 diabetes，T2D）35%～55%的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)（American Association of Diabetes Educators，2012），已經(jīng)成為預(yù)防及緩解CVD的有效措施之一。

外泌體（exosomes，EXO）是由不同類型細(xì)胞分泌的直徑在40～150 nm的細(xì)胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs），可將其包裹的 microRNAs（miRNAs）、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等物質(zhì)傳遞到受體細(xì)胞（Pluchino et al.，2019），在細(xì)胞之間、細(xì)胞與組織之間發(fā)揮重要的信息傳遞作用，參與多種生理和病理過程。EXO具有內(nèi)分泌、旁分泌和自分泌的特性，不同細(xì)胞來源及細(xì)胞微環(huán)境會(huì)影響EXO的分泌及功能（Kalluri et al.，2020）。運(yùn)動(dòng)作為機(jī)體強(qiáng)烈的刺激可調(diào)控EXO的分泌及其內(nèi)含物，體內(nèi)75%的運(yùn)動(dòng)因子存在于EXO中（Safdar et al.，2016）。

miRNAs是一種長度為22～25個(gè)核苷酸，通過與mRNA的3’端結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄后調(diào)控基因表達(dá)的非編碼單鏈RNA（Henning，2021）。miRNAs通過降解mRNA或抑制mRNA的翻譯，在生物發(fā)育、代謝調(diào)節(jié)、腫瘤發(fā)生發(fā)展等方面發(fā)揮重要調(diào)控作用。單個(gè)miRNA可以靶向數(shù)百個(gè)mRNA，而單個(gè)mRNA也可以被多個(gè)不同miRNAs靶向（Romao et al.，2014），體現(xiàn)出miRNA強(qiáng)大、復(fù)雜和靈活的調(diào)控潛力。哺乳動(dòng)物超過60%的蛋白編碼基因直接被miRNAs調(diào)控（Friedman et al.，2009）。exomiRs是EXO中重要的內(nèi)含物，由于受脂質(zhì)雙層的保護(hù)，免于RNA酶分解（Shelke et al.，2014），從而能更有效地調(diào)控細(xì)胞轉(zhuǎn)錄后過程。

研究表明，EXO尤其EXO內(nèi)含的miRNAs（exomiRs）參與了心血管健康的調(diào)控。運(yùn)動(dòng)促進(jìn)心血管健康或許是EXO作為細(xì)胞間通訊媒介，介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了多系統(tǒng)效應(yīng)。基于此，本研究對exomiRs介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)在促進(jìn)心血管健康方面的作用進(jìn)行綜述。

1 exomiRs的來源及去路

exomiRs的形成是復(fù)雜而精密的調(diào)控過程。細(xì)胞核內(nèi)miRNA基因在RNA聚合酶的作用下生成前體miRNA（pre-miRNA），pre-miRNA出核后在細(xì)胞漿內(nèi)經(jīng)過進(jìn)一步加工，形成成熟的miRNA（Michlewski et al.，2019）。EXO在生成過程中對細(xì)胞漿內(nèi)成熟的miRNAs進(jìn)行分選及包裹。細(xì)胞膜的內(nèi)陷形成早期內(nèi)體（early sorting endosome，ESE），ESE的膜內(nèi)陷選擇性地包裹細(xì)胞漿內(nèi)的miRNAs、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等物質(zhì)（Henning，2021），形成含有腔內(nèi)小泡（intraluminal vesicles，ILVs）的晚期內(nèi)體（late sorting endosome，LSE），隨著ILVs的逐漸積累，LSE形成多泡體（multivesic?ular bodies，MVBs）。溶酶體調(diào)控MVBs的降解及EXO的釋放。MVBs生成后可以與溶酶體融合，被降解供細(xì)胞循環(huán)利用，也可以與細(xì)胞膜融合將ILVs釋放到細(xì)胞外，即為含特定miRNAs的EXO（Kalluri et al.，2020）。EXO被釋放后可以通過受體細(xì)胞內(nèi)吞、受體-配體介導(dǎo)的胞吐、與受體細(xì)胞膜融合3種形式將exomiRs釋放到受體細(xì)胞（Wang et al，2019）。進(jìn)入受體細(xì)胞的exomiRs與mRNA靶基因結(jié)合（Achkar et al.，2016），從而調(diào)控靶基因的降解或抑制其翻譯過程（圖1）。

圖1 exomiRs的來源及去路示意圖Figure 1. Schematic Diagram of the Source and Destination of exomiRs

2 運(yùn)動(dòng)對EXO分泌及exomiRs表達(dá)的調(diào)控

2.1 一次性運(yùn)動(dòng)對EXO分泌及exomiRs表達(dá)的調(diào)控

Fruhbeis等（2015）對12名運(yùn)動(dòng)愛好者（每周運(yùn)動(dòng)超過3 h）進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在一次性遞增強(qiáng)度自行車運(yùn)動(dòng)至力竭（起始負(fù)荷50 W，每3 min增加50 W）過程中，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到個(gè)體乳酸閾強(qiáng)度前EXO的分泌就已經(jīng)開始了。運(yùn)動(dòng)后即刻循環(huán)EXO的水平顯著高于運(yùn)動(dòng)前，并在運(yùn)動(dòng)結(jié)束90 min后恢復(fù)到靜息水平。男性大學(xué)生進(jìn)行遞增強(qiáng)度的自行車運(yùn)動(dòng)至力竭（起始負(fù)荷60 W，每1 min增加30 W），運(yùn)動(dòng)后即刻血漿中血小板和中性粒細(xì)胞來源的EVs顯著升高，運(yùn)動(dòng)后2 h血漿中EVs的水平仍顯著高于靜息狀態(tài)（Chaar et al.，2011）。Sossdorf等（2011）對 16名健康男性（根據(jù)運(yùn)動(dòng)水平分為訓(xùn)練組與久坐組）進(jìn)行最大攝氧量和個(gè)體乳酸閾水平的測試發(fā)現(xiàn)，兩組受試者分別以80%個(gè)體無氧閾強(qiáng)度進(jìn)行90 min自行車運(yùn)動(dòng)后血小板、單核細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞（endothelial cells，ECs）來源的EVs數(shù)量顯著增加，但訓(xùn)練組血漿EVs峰值出現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)后45 min，久坐組則出現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)后2 h。有研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行遞增強(qiáng)度自行車運(yùn)動(dòng)至力竭（起始負(fù)荷40 W，每3 min增加40 W），運(yùn)動(dòng)后即刻ECs、血小板、各種類型白細(xì)胞來源的EVs顯著增加（Brahmer et al.， 2019）。以上研究結(jié)果顯示，一次性運(yùn)動(dòng)能促進(jìn)EXO的分泌，并且不同運(yùn)動(dòng)水平的受試者體內(nèi)EXO產(chǎn)生與清除的代謝動(dòng)力學(xué)不同。一次性運(yùn)動(dòng)促進(jìn)心血管細(xì)胞來源EXO的分泌，由于EXO具有母細(xì)胞的某些特性，提示，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的心血管細(xì)胞來源EXO水平的變化可能與運(yùn)動(dòng)改善心血管功能、免疫調(diào)節(jié)、炎癥有關(guān)。

exomiRs是EXO參與機(jī)體生理和病理過程調(diào)控的重要內(nèi)含物。近年研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)參與了exomiRs生成過程的調(diào)控，并促進(jìn)了特定exomiRs的表達(dá)。Whitham等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，1 h自行車運(yùn)動(dòng)（30 min 55%O2max強(qiáng)度，20 min 70%O2max強(qiáng)度 ，10 min 80%O2max強(qiáng)度）可以促進(jìn)包括EXO和ILVs結(jié)構(gòu)蛋白在內(nèi)的超過300種蛋白質(zhì)表達(dá)增加，并且促進(jìn)EVs向肝臟轉(zhuǎn)移蛋白質(zhì)。一次性有氧＋抗阻運(yùn)動(dòng)（雙腿以55%O2max強(qiáng)度進(jìn)行45 min自行車運(yùn)動(dòng)＋3組55% 1RM強(qiáng)度的單腿8～12次的伸膝運(yùn)動(dòng)，組間間歇2 min）上調(diào)了健康男性股外側(cè)肌MVBs合成相關(guān)蛋白Clathrin和Alix的mRNA表達(dá)，同時(shí)促進(jìn)了miRNA加工相關(guān)蛋白Dicer和Exportin 5的mRNA表達(dá)，并且運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的MVBs合成相關(guān)蛋白基因表達(dá)量與miRNA加工相關(guān)蛋白基因表達(dá)量呈正相關(guān)（Garner et al.，2020）。提示，一次性運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了與EXO生成相關(guān)蛋白質(zhì)的合成。

雖然，還沒有直接證據(jù)證明一次性運(yùn)動(dòng)促進(jìn)miRNAs分選并包裹進(jìn)EXO，至少說明在運(yùn)動(dòng)中EXO和miRNAs的生物合成途徑遵循著類似的時(shí)間軸，提示一次性運(yùn)動(dòng)可能促進(jìn)miRNAs分選并包裹進(jìn)EXO的動(dòng)態(tài)過程。Lovett等（2018）發(fā)現(xiàn)，倍增跳躍聯(lián)合下山跑的訓(xùn)練（10組10次90%最大跳躍高度，組間間隔1 min，跳躍完成5 min后以10 km/h的速度進(jìn)行5組4 min的下山跑，坡度為10%，組間間隔2 min），可以選擇性地改變健康男性循環(huán)EVs中的miR?NAs，而這些EVs中表達(dá)改變的miRNAs參與了骨骼肌損傷后的內(nèi)源性修復(fù)。D’Souza等（2018）發(fā)現(xiàn)，一次性高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)（10組60 s最大輸出功率的自行車運(yùn)動(dòng)，組間間歇75 s）使血漿EXO內(nèi)含miR-126-3p、miR-23a-3p、miR-208a-3p等9種exomiRs表達(dá)顯著上調(diào)，并且發(fā)生變化的exomiRs與運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的骨骼肌及血漿中發(fā)生變化的miR?NAs并不完全一致，提示，運(yùn)動(dòng)調(diào)控了EXO生成過程中miRNAs的分選，選擇性地促進(jìn)特定exomiRs的表達(dá)。

2.2 長期運(yùn)動(dòng)對EXO分泌及exomiRs表達(dá)的調(diào)控

長期規(guī)律性運(yùn)動(dòng)可以提高人體免疫力，緩解代謝綜合征，提高生活質(zhì)量（孫海波 等，2020）。長期運(yùn)動(dòng)是否能影響EXO分泌及exomiRs表達(dá)備受學(xué)者關(guān)注。Bertoldi等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，相比于3月齡大鼠，21月齡及26月齡老年大鼠EXO特異性標(biāo)志蛋白CD63的表達(dá)顯著降低，2周中等強(qiáng)度的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)（60%O2max，每天20 min）顯著上調(diào)了老年大鼠循環(huán)EXO中CD63的蛋白表達(dá)，下調(diào)了循環(huán)EXO內(nèi)活性氧（reactive oxygen species，ROS）水平。Wang等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，4周中等強(qiáng)度的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)（10 m/min）可增強(qiáng)小鼠循環(huán)內(nèi)皮祖細(xì)胞（endothelial progenitor cells，EPCs）來源EXO的分泌，上調(diào)EPCs來源exomiR-126的表達(dá)水平，減少中動(dòng)脈阻塞誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷。前期研究發(fā)現(xiàn)，db/db糖尿病小鼠進(jìn)行4周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)（低強(qiáng)度5 m/min，中等強(qiáng)度10 m/min，每天60 min，每周5天）可強(qiáng)度依賴性地促進(jìn)EPCs來源EXO的分泌，上調(diào)exomiR-126的表達(dá)水平（Ma et al.，2018）。此外，8周中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)（7 m/min，每天300 m，每周5天）促進(jìn)了db/db糖尿病小鼠心源性EXO中exomiR-455、exomiR-29b、exomiR-323-5p和exomiR-466的表達(dá)（Chaturvedi et al.，2015）。

相比于久坐者，周期性運(yùn)動(dòng)的老年人基礎(chǔ)狀態(tài)下血清e(cuò)xomiR-486-5p、exomiR-215-5p、exomiR-941的水平顯著上調(diào)，兩組受試者一次性運(yùn)動(dòng)后血清e(cuò)xomiRs的表達(dá)譜也不相同，周期性運(yùn)動(dòng)者血清中產(chǎn)生變化的exomiRs主要與代謝激活的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)（Nair et al.，2020），提示，長期運(yùn)動(dòng)通過調(diào)控循環(huán)exomiRs的表達(dá)譜調(diào)節(jié)老年人的代謝能力。Hou等（2019）對經(jīng)過1年以上團(tuán)體賽艇訓(xùn)練（每天1～2 h，每周6天）的運(yùn)動(dòng)員和未訓(xùn)練者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在最后一次運(yùn)動(dòng)24 h后血漿EXO大小、濃度未見顯著差異。值得注意的是，長期運(yùn)動(dòng)者血漿EXO對心肌細(xì)胞有保護(hù)作用，而未訓(xùn)練者EXO則無此效應(yīng)，EXO對心肌細(xì)胞的保護(hù)作用通過 exomiR-342-5p實(shí)現(xiàn)（Hou et al.，2019）。以上研究提示，長期規(guī)律性運(yùn)動(dòng)或許并不能改變基礎(chǔ)狀態(tài)下循環(huán)EXO的大小及濃度，但可以選擇性地促進(jìn)體內(nèi)某些特定細(xì)胞來源EXO的分泌。更重要的是，長期運(yùn)動(dòng)能調(diào)控exomiRs的表達(dá)譜，運(yùn)動(dòng)通過調(diào)控特定exomiRs的表達(dá)變化發(fā)揮健康促進(jìn)的有益效應(yīng)。

3 exomiRs介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)心血管健康

3.1 exomiRs介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)心臟健康

研究發(fā)現(xiàn)，exomiRs參與了心血管健康的調(diào)控。Ruan等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，速效救心丸（心絞痛和冠心病的常用藥物）可以促進(jìn)小鼠心肌間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSCs）來源EXO的分泌，抵抗缺血/再灌注（ischemia/reperfusion，I/R）產(chǎn)生的心肌損傷。心肌祖細(xì)胞（cardiac progenitor cells，CPCs）來源的exomiR-133a可以降低心肌肥厚，抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)心臟收縮功能（Izarra et al.，2014）。CPCs來源的exomiR-451可以保護(hù)心肌細(xì)胞緩解氧化應(yīng)激性損傷（Chen et al.，2013）。干細(xì)胞移植能促進(jìn)壞死心臟區(qū)域心肌及血管再生，是心血管疾病治療中非常有應(yīng)用前景的治療手段。造血干細(xì)胞（hematopoietic stem cells，HSCs）由骨髓向外周的運(yùn)轉(zhuǎn)活力是影響移植效果的重要因素。富含miR-126的EVs能抑制骨髓HSCs血管細(xì)胞粘附分子1（vascular cell adhesion molecule1，VCAM1）的表達(dá)，促進(jìn)HSCs向外周血的運(yùn)轉(zhuǎn)（Salvucci et al.，2012）。Shao等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，在心肌梗死（miocardial infarc?tion，MI）的治療中，胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cells，ESCs）來源的EXO能抑制心肌纖維化、炎癥，改善心臟功能，治療MI比ESCs移植更有效，該研究發(fā)現(xiàn)，ESCs來源的exomiR-15、exomiR-21顯著富集是產(chǎn)生良好治療效果的原因。小鼠I/R前5 min注射MSCs來源EXO可增強(qiáng)心肌細(xì)胞活力，減少45%的梗死面積，保護(hù)心室的結(jié)構(gòu)及收縮功能（Arslan et al.，2013），提示，EXO作為MI治療劑具有巨大潛力。MI發(fā)生后21天心臟疤痕組織已經(jīng)形成，此時(shí)向心肌注射心肌球樣細(xì)胞（cardiosphere-derived cells，CDCs）來源EXO，可增加心肌細(xì)胞的存活、減少心臟的疤痕、改善心室射血功能，CDCs來源的exomiR-146a的抗氧化應(yīng)激效應(yīng)在緩解MI損傷，保護(hù)心臟功能中發(fā)揮了關(guān)鍵作用（Ibrahim et al.，2014）。以上研究證實(shí)，多種細(xì)胞來源的EXO通過特定exomiRs的調(diào)控緩解了病理狀態(tài)下心肌細(xì)胞的損傷，改善了心臟功能。

體育運(yùn)動(dòng)可以減少心肌梗死面積，促進(jìn)CVD患者的心肺功能（石曉明 等，2017；Hou et al.，2019）。有研究證實(shí)，exomiRs參與了運(yùn)動(dòng)對心臟功能的調(diào)控。Brahmer等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)引起血小板、白細(xì)胞、ECs等細(xì)胞來源EVs的釋放。急性MI發(fā)生后，運(yùn)動(dòng)康復(fù)誘導(dǎo)心臟分泌富含抗纖維化作用的exomiR-29b、exomiR-323-5p、exomiR-455、exomiR-466，上述exomiRs可以下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶 9（matrix metalloproteinase 9，MMP9），從而降低MI后的不良重塑（Chaturvedi et al.，2015）。Hou等（2019）建立大鼠MI模型并將長期運(yùn)動(dòng)者血漿EXO進(jìn)行大鼠心外注射，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的血漿exomiR-342-5p可以靶向抑制caspase 9和c-Jun氨基末端激酶2（c-Jun N-terminal kinase enzyme，JNK2）基因的表達(dá)，降低心肌梗死面積，提高心室射血分?jǐn)?shù)，對心肌產(chǎn)生保護(hù)效應(yīng)。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，長期運(yùn)動(dòng)者血漿EXO能抑制細(xì)胞凋亡，降低乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）的分泌，增加細(xì)胞活力，緩解心肌細(xì)胞因缺氧/復(fù)氧（hypoxia/reoxygenation，H/R）刺激而產(chǎn)生的損傷（Hou et al.，2019）。缺氧預(yù)處理可模擬機(jī)體運(yùn)動(dòng)中缺氧的特性，研究發(fā)現(xiàn)，缺氧預(yù)處理可以促進(jìn)CPCs來源EXO的分泌，并使CPCs來源的exomiR-103、exomiR-15b、exomiR-292等7種exomiRs表達(dá)上調(diào)，參與ECs血管生成以及心肌成纖維細(xì)胞（cardiac fibroblasts，CFs）分化相關(guān)的調(diào)控，將CPCs來源EXO通過心肌注射應(yīng)用于I/R大鼠，可促進(jìn)血管生成，減少心肌纖維化，改善心臟射血功能（Gray et al.，2015）。綜上，運(yùn)動(dòng)可以選擇性地促進(jìn)特定細(xì)胞來源exomiRs的表達(dá)，運(yùn)動(dòng)以及模擬運(yùn)動(dòng)特性的刺激所誘導(dǎo)的exomiRs表達(dá)變化在促進(jìn)心血管健康中發(fā)揮了關(guān)鍵作用（表1）。

表1 運(yùn)動(dòng)及模擬運(yùn)動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)中exomiRs促進(jìn)心血管健康的主要研究Table 1 The Main Research on the Promotion of Cardiovascular Health by exomiRs in the Experiments of Exercise and Simulated Exercise

3.2 exomiRs介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)血管健康

伴隨老齡化的發(fā)展，高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化（athero?sclerosis，AS）等血管疾病高發(fā)。有研究發(fā)現(xiàn)，EXO以及exomiRs參與了血壓及血管鈣化的調(diào)節(jié)。Otani等（2018）將自發(fā)性高血壓大鼠（spontaneously hypertensive rats， SHR）血漿EXO腹腔注射入正常大鼠體內(nèi)能引起收縮壓升高、胸主動(dòng)脈壁增厚、膠原減少和心室肌纖維化，相反將正常大鼠血漿EXO注射進(jìn)SHR大鼠體內(nèi)，能使收縮壓降低，心室肌纖維化得到緩解。骨髓MSCs來源EXO的運(yùn)用可以降低高磷共孵育平滑肌細(xì)胞（smooth muscle cells， SMCs）的鈣含量和堿性磷酸酶活性，抑制SMCs的鈣化（Guo et al.，2019）。骨髓 MSCs來源 exomiR-146a可以靶向抑制SMCs硫氧還蛋白相互作用蛋白（thioredoxin-interacting protein，TXNIP）的活性，降低ROS的產(chǎn)生及SMCs的成骨樣分化，緩解糖基化終產(chǎn)物對血管SMCs的損傷（Wang et al.，2018）。MSCs來源EXO與CDCs共培養(yǎng)改變了CDCs中miRNAs的表達(dá)譜，在MI后促進(jìn)CDCs的存活，降低心肌纖維化，增加毛細(xì)血管密度（Zhang et al.，2016）。當(dāng)將人體CD34＋干細(xì)胞EXO注入小鼠缺血后肢（hind-limb ischemia，HL/I）時(shí)，可通過exomiR-126-3p抑制ECs出芽相關(guān)蛋白1（sprouty-related protein-1，SPRED1）的表達(dá)，改善缺血后肢毛細(xì)血管密度，促進(jìn)后肢運(yùn)動(dòng)能力（Mathiyalagan et al.，2017）。Van Balkom等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，ECs通過exomiR-214以自分泌的方式促進(jìn)ECs的遷移、血管生成，改善毛細(xì)血管擴(kuò)張失調(diào)。

運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)血管的順應(yīng)性，緩解動(dòng)脈硬化，逆轉(zhuǎn)SMCs的不良表型轉(zhuǎn)化，提高其收縮功能（陳金鰲 等，2014；廖靜雯 等，2018；王帝之 等，2019）。有證據(jù)表明，exomiRs參與了運(yùn)動(dòng)對心血管調(diào)控的有益效應(yīng)。少年男子自行車運(yùn)動(dòng)員急性運(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)后，調(diào)控血管功能的miR-126顯著增加（Kilian et al.，2016），而miR-126主要來自ECs并大量存在于循環(huán)EVs中（Jansen et al.，2014）。4周中等強(qiáng)度的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)（10 m/min，每天60 min，每周5天）可以上調(diào)EPCs來源exomiR-126水平，緩解高糖誘導(dǎo)的ECs凋亡，促進(jìn)ECs的遷移及成管能力（Ma et al.，2018）。運(yùn)動(dòng)可以造成體內(nèi)缺血、缺氧，能量需求及血流剪切應(yīng)力增加等急性應(yīng)激反應(yīng)。用能量剝奪的體外實(shí)驗(yàn)?zāi)M在體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的研究發(fā)現(xiàn)，能量剝奪促進(jìn)ECs分泌EVs，并將其富含的miR-126、miR-21轉(zhuǎn)運(yùn)到 SMCs（Wahl et al.，2016），提示，在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，EVs充當(dāng)了ECs和SMCs之間信息交流及物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的媒介，調(diào)控運(yùn)動(dòng)對血管的有益效應(yīng)。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，能量剝奪促進(jìn)心肌細(xì)胞釋放富含葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（glucose transporter 1，GLUT1）、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）、LDH和甘油醛-3-磷酸脫氫酶（glyceraldehyde-3phosphate dehydrogenase，GAPDH）的EXO，這些EXO被鄰近的ECs攝取，參與ECs的能量代謝調(diào)節(jié)（Garcia et al.，2016）。剪切應(yīng)力增加是運(yùn)動(dòng)中血流產(chǎn)生的重要變化。體外研究發(fā)現(xiàn)，剪切應(yīng)力刺激促進(jìn)久坐者血小板來源EVs的釋放（Chen et al.，2010）。以剪切應(yīng)力刺激人血管ECs可以促進(jìn)EXO的分泌并上調(diào)exomiR-143、exomiR-145的表達(dá)，將EXO與SMCs共培養(yǎng)誘導(dǎo)了SMCs基因表達(dá)變化及表型轉(zhuǎn)化，緩解了載脂蛋白E（apolipopro?tein E， ApoE）基因敲除小鼠動(dòng)脈粥樣硬化的形成（Hergen?reider et al.，2012）。心肌缺血時(shí)供血供氧能力受損，而血管生成對于促進(jìn)缺血心臟的再灌注和功能恢復(fù)至關(guān)重要。缺氧預(yù)處理可以促進(jìn)CDCs來源EXO中exomiR-210、exomiR-130a和exomiR-126的表達(dá)上調(diào)，用CDCs來源EXO與血管ECs共培養(yǎng)后，可促進(jìn)ECs的血管生成（Namazi et al.，2018）。以上在體及離體研究提示，多種細(xì)胞來源的EXO通過exomiRs在心血管細(xì)胞功能調(diào)控中發(fā)揮了關(guān)鍵作用（圖2）。exomiRs介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了體內(nèi)多個(gè)系統(tǒng)的信息交流及物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，在病理狀態(tài)下發(fā)揮對心血管系統(tǒng)的保護(hù)效應(yīng)。

圖2 不同細(xì)胞來源exomiRs對心血管細(xì)胞的調(diào)控Figure 2. Regulation of Cardiovascular Cells by exomiRs from Different Cells

4 exomiRs在CVD中的未來應(yīng)用展望

4.1 exomiRs作為CVD預(yù)測和診斷的生物標(biāo)志

exomiRs表達(dá)譜受身體健康狀況影響，特定疾病會(huì)誘導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生特異性exomiRs（Garcia-Contreras et al.，2017）。在心肌病的診斷中，患者循環(huán)exomiR-133a在肌酸激酶、肌鈣蛋白等傳統(tǒng)生物標(biāo)志物升高之前就發(fā)生了顯著升高（Kuwabara et al.，2011），提示，特定exomiRs在預(yù)測心肌病發(fā)病中具有很高的敏感性。在所有MI患者中，大約25%會(huì)在1年內(nèi)發(fā)生心力衰竭而面臨死亡（Velagaleti et al.，2008）。Matsumoto等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，急性MI后2～3周患者血清e(cuò)xomiR-194和exomiR-34a顯著增加，而這些exomiRs的水平增加更易于使患者在后期發(fā)展成心力衰竭。穩(wěn)定型冠心病患者循環(huán)exomiR-199a、exomiR-126的水平與心血管不良事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)，而循環(huán)miR-199a和miR-126與心血管不良事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)并無相關(guān)性（Jansen et al.，2014）。加之被脂質(zhì)膜包裹免受RNA酶的降解（Cheng et al.，2014），循環(huán)exomiRs相比循環(huán)miRNAs能更加敏感而穩(wěn)定地預(yù)測心血管健康狀態(tài)。此外，長期運(yùn)動(dòng)能上調(diào)循環(huán)exomiR-342-5p以及心源性exomiR-29b、exomiR-323-5p、exomiR-455、exomiR-466的表達(dá)，產(chǎn)生心血管保護(hù)效應(yīng)（Chaturvedi et al.，2015；Hou et al.，2019），提示，在心肌梗死患者的運(yùn)動(dòng)康復(fù)中，可以通過測試上述exomiRs的表達(dá)判斷疾病進(jìn)展及運(yùn)動(dòng)康復(fù)效果。相比臨床指標(biāo)，exomiRs在CVD的診斷、病理發(fā)展、不良心血管事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測中具有較高的敏感性，有望發(fā)展為CVD風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測、臨床診斷以及運(yùn)動(dòng)康復(fù)效果評(píng)定的生物標(biāo)志物。

4.2 exomiRs成為CVD靶向治療的新方法

運(yùn)動(dòng)通過調(diào)控EXO的代謝動(dòng)力和exomiRs表達(dá)譜對心血管產(chǎn)生保護(hù)作用。干細(xì)胞來源的EXO具有母細(xì)胞的某些特性，可以降低心肌纖維化和不良重塑，促進(jìn)血管增生，提高心血管功能，在CVD的治療中比母細(xì)胞產(chǎn)生更好的效果（Davidson et al.，2018）。加之EXO的純化、輸送和儲(chǔ)存比干細(xì)胞制備和輸送更加簡單和快捷。所以，收集健康年輕人或長期運(yùn)動(dòng)者的血液并制備EXO，將其注入CVD患者體內(nèi)，有望成為治療CVD的新方法。EXO是轉(zhuǎn)運(yùn)核酸的天然載體，相比現(xiàn)有的核酸載體具有更加優(yōu)越的循環(huán)穩(wěn)定性、生物相容性和較低的毒性（Lin et al.，2020）。隨著對EXO生物生成、包裝機(jī)制、生理特性的了解，未來通過基因技術(shù)將某些特定miRNAs裝載到EXO制備納米藥物，利用EXO歸巢能力強(qiáng)、靶外效應(yīng)小的特點(diǎn)（Floriano et al.，2020；Tomasetti et al.，2017）實(shí)施無細(xì)胞靶向治療CVD，將成為可能。

5 結(jié)語

EXO分泌是體內(nèi)存在的基本生理過程，分泌缺乏將誘發(fā)病理過程（Alexander et al.，2017）。運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了特定EXO的分泌，調(diào)控了exomiRs的表達(dá)譜，exomiRs介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)在促進(jìn)心血管健康方面發(fā)揮了重要作用，在臨床CVD的預(yù)防、診斷及治療中具有很好的應(yīng)用前景。但是，目前的研究與臨床應(yīng)用還有一定距離，某些問題尚待進(jìn)一步闡釋：1）EXO的粒徑范圍與EVs中微囊泡的粒徑范圍出現(xiàn)重疊（Lawson et al.，2016），不同研究中EXO粒徑的界定也有分歧（Lawson et al.，2016；Pluchino et al.，2019），需在未來研究中規(guī)范EXO的粒徑范圍，確保研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。2）鮮見exomiRs介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)調(diào)控心血管健康的研究，尤其是在體研究。后期尚需加大研究力度，期望臨床實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)處方科學(xué)指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)來調(diào)控exomiRs的表達(dá)，從而達(dá)到內(nèi)源性非藥物治療CVD的目的。3）不同細(xì)胞來源EXO的半衰期不同（Saunderson et al.，2014；Takahashi et al.，2013），不同注射途徑也會(huì)影響EXO在體內(nèi)的分布（Zhou et al.，2020）。因此，后期在EXO的代謝動(dòng)力學(xué)方面還需深入研究，以便能在臨床應(yīng)用中尋找治療CVD的最佳注射時(shí)間和注射途徑。