馬雯 張昕

1 概述

隨著人口老齡化加劇，中國心血管病患病率及死亡率逐年上升[1]，精準醫(yī)療和個體化治療成為未來發(fā)展的必然方向[2]。外泌體是1983 年由Pan 等[3]在綿羊網(wǎng)織紅細胞中發(fā)現(xiàn)，以胞吐的方式被分泌到細胞外基質中的40～100 nm 的盤狀囊泡。多種細胞在正常和病理狀態(tài)下均可以分泌外泌體，其可以與靶細胞膜特異性融合，有助于細胞間的交流。近年來研究發(fā)現(xiàn)工程化外泌體可以保護它的內(nèi)容物不被降解，使內(nèi)容物能以功能活性狀態(tài)經(jīng)結合、融合或內(nèi)吞作用傳遞給靶細胞[4]，從而靶向治療心血管疾病。

2 外泌體生物學特性

外泌體具有低免疫原性、低毒性、高生物兼容性等特點，可自由穿越生物屏障、逃逸溶酶體介導的降解、進行人工修飾等，能克服現(xiàn)有的脂質體和聚合物納米顆粒藥物遞送系統(tǒng)的免疫原性強、穩(wěn)定性差、毒性高、生物相容性低和安全性低的缺點，用于抗炎和抗癌治療[5]。研究發(fā)現(xiàn)阿霉素（DOX）經(jīng)過超聲處理可被裝載到中性粒細胞來源的外泌體（NEs-Exo）中，成為NEs-Exo 和DOX的復合物（NEs-Exos/DOX），它不僅能夠穿過血腦屏障，而且具有很強的趨化作用，能夠實現(xiàn)治療位點的DOX 靶向運輸，突破了常規(guī)化療的局限性[6]。此外，外泌體還有天然的歸巢特性，臍靜脈內(nèi)皮細胞來源的外泌體能更高效地靶向到血管內(nèi)皮細胞，如治療增生性視網(wǎng)膜病的單個融合分子肽KV11，可以與作為錨連蛋白的小分子蛋白CPO5 和外泌體裝載到一起，穿過血視網(wǎng)膜屏障，修護由血管內(nèi)皮生長因子異常分泌引起的血管炎性反應，從而減少滲漏[7]。

另有研究顯示，煙酰胺磷酸核糖轉移酶基因工程化外泌體可用于抗衰老，α-半乳糖苷酶工程化腫瘤細胞外泌體可誘導免疫細胞治療結直腸癌。紅細胞來源的胞外囊泡外泌體不含核及線粒體DNA，不影響受者基因組，紅細胞數(shù)量龐大，可較為方便地實現(xiàn)臨床級別胞外囊泡外泌體的制備[8]。微小RNA（miRNA）-126等有促進血管增殖的作用，經(jīng)過外泌體裝載的miR-320 等具有抑制血管生成的作用[9]。因此，不同細胞來源的外泌體可以發(fā)揮不同的載體優(yōu)勢，各種類型的治療劑如重組蛋白、藥物、小干擾RNA 等，都可以被包裹在外泌體中用于靶向給藥，從而實現(xiàn)精準治療[10]。

外泌體工程化的方法主要有機械改造，如電穿孔、聲波降解法、均化作用等，以及化學處理，如氯化鈣轉染、基因修飾、被動孵化等[11]。每種方法各有優(yōu)缺點，應根據(jù)外泌體的來源、特性以及實際應用情況選擇合適的方法，將藥物或基因裝載到外泌體中，以利于靶向運輸，穩(wěn)定發(fā)揮療效。

3 外泌體在心血管疾病治療中的應用

3.1 外泌體為藥物載體治療高血壓

高血壓是心血管疾病主要風險因素之一。交感-腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）、內(nèi)皮和血管功能障礙、炎性反應等發(fā)病機制間的相互作用參與了高血壓的發(fā)生發(fā)展。抑制血管成纖維細胞來源的外泌體可降低血管平滑肌細胞（VSMC）的遷移，抑制血管重構[12]。動物實驗發(fā)現(xiàn)，原發(fā)性高血壓大鼠的血管成纖維細胞分泌的外泌體可介導miR-135a-5p 的細胞外轉移，從而下調(diào)Ⅲ型纖連蛋白域蛋白5[13]，進而促進VSMC 增殖。另有研究發(fā)現(xiàn)，miR-155-5p 可通過抑制血管緊張素轉化酶基因降低血管緊張素Ⅱ（Ang Ⅱ）水平，降低血壓，減少血管重構[14]，向外泌體內(nèi)裝載miR-155-5p可治療高血壓。一氧化氮合成酶（NOS）對于血管內(nèi)皮細胞有保護作用，而FXYD1 蛋白具有抑制NOS 參與氧化還原反應導致的信號失調(diào)的作用。Bubb 等[15]將FXYD1 蛋白包裝到HEK293T 細胞分泌的外泌體中，能高效穩(wěn)定地將FXYD1 蛋白遞送到動脈系統(tǒng)中，使其不被降解清除，高效保護血管。Tong 等[16]從先兆子癇婦女的血漿中分離出裝載可溶性fms 樣酪氨酸激酶-1 和可溶性內(nèi)凝血素的外泌體，其能損害內(nèi)皮細胞的增殖和遷移，阻礙血管新生，影響損傷血管修復，將上述外泌體注射到懷孕小鼠體內(nèi)時，內(nèi)皮相關的炎性反應會導致孕鼠血壓升高[17]。

外泌體治療高血壓性腎損傷的研究也取得了一定的成果。對尿蛋白陽性的高血壓腎損傷患者進行血和尿的外泌體miRNA 檢測，發(fā)現(xiàn)miR-26a和miR-126 均降低。體外實驗證實，轉化生長因子-β1（TGF-β1）可以刺激足細胞，使足細胞來源的外泌體內(nèi)介質發(fā)生改變，下調(diào)miR-26a 表達，而miR-26a 可以靶向結締組織生長因子，抑制足細胞細胞外基質合成，抑制腎纖維化的進展[18]。因此，推測外泌體在高血壓靶向治療領域具有發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.2 外泌體為載體治療冠狀動脈粥樣硬化性心臟病

高脂血癥是冠狀動脈粥樣硬化的主要危險因素之一。外泌體可以在巨噬細胞、泡沫細胞和VSMC 間起通訊作用。冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ü谛牟。┗颊哐獫{中外泌體內(nèi)miR-4498 可調(diào)節(jié)Ctss基因和Trem2基因的表達水平，抑制炎性因子的表達[19]。干預外泌體中的miR-4498 或在轉錄水平干預Ctss基因和Term基因可影響疾病的發(fā)展。此外，泡沫細胞衍生的內(nèi)皮祖細胞可以進入VSMC，并將整合素轉移到VSMC 的表面[20]。向高脂肪飲食的小鼠注射間充質干細胞來源的外泌體，12 周后發(fā)現(xiàn)外泌體遷移到動脈粥樣硬化斑塊中，減少了巨噬細胞對斑塊的浸潤，縮小了小鼠粥樣斑塊的面積，小鼠內(nèi)源性miR-let7 升高。而另一項研究顯示，間充質干細胞分泌的miR-let7 通過磷酸酶基因（PTEN）途徑抑制巨噬細胞浸潤，并通過高遷移率族蛋白A2/核因子激活的B 細胞的κ-輕鏈增強（HMGA2/NF-κB）途徑促進M2 巨噬細胞極化，而M2 的極化可以限制炎性反應和Ⅰ型免疫反應，在調(diào)節(jié)斑塊面積方面發(fā)揮了關鍵作用[21]。外泌體具有延緩和促進動脈粥樣硬化的雙重作用，如來源于脂肪間充質干細胞的外泌體裝載miR-342-5p 可作用于血管內(nèi)皮細胞[22]，還可以作為糖尿病并發(fā)冠心病的治療靶點[23]。氧化型低密度脂蛋白刺激巨噬細胞釋放外泌體miR-106a3，促進細胞增殖，抑制細胞凋亡[24]，減緩冠心病進展。尼古丁刺激巨噬細胞釋放裝載miR-21-3p 的外泌體，可作用于VSMC，靶向調(diào)節(jié)PTEN，促進VSMC 的增殖和遷移，導致動脈粥樣硬化的發(fā)展[25]。動物實驗證實，卡維地洛通過抑制高膽固醇血癥小鼠中脂質和巨噬細胞積聚，增強血清外泌體ABCA1基因表達，NF-κB/蛋白激酶B（Akt）信號通路從而抑制動脈粥樣硬化[26]。用外泌體包被卡維地洛可以避免首關消除，更好地發(fā)揮其靶向性的作用。

裝載miR-181 家族成員的外泌體通過靶向NF-κB 途徑抑制內(nèi)皮細胞的炎性反應，抑制冠狀動脈粥樣硬化的進展。相反，由腫瘤壞死因子誘導裝載miR-31 和miR-17-3P 的外泌體在動脈粥樣硬化開始時就激活內(nèi)皮細胞炎性反應，促進疾病的進展；而miR-199a-3p 和miR-199a-5p 通過上調(diào)磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）途徑和鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶途徑，靶向超氧化物歧化酶1 和過氧化還原酶，獨立地控制一氧化氮的生物利用度，進而對內(nèi)皮功能產(chǎn)生影響[27]。工程化外泌體作為載體在冠心病的精準治療中發(fā)揮著重要作用。

3.3 外泌體為藥物載體治療心力衰竭

心力衰竭是各種心臟疾病的終末階段。心力衰竭重要的病理生理過程包括心肌缺血、缺氧和纖維化。纖維化與缺血性心肌重構相關。反應性間質纖維化的特征是膠原合成增加和膠原擴散沉積，導致間質體積增加而心肌細胞數(shù)量不減少。常見于高血壓、主動脈狹窄、衰老和糖尿病。心肌細胞死亡后出現(xiàn)彌漫性或局灶替代性纖維化，如心肌梗死。心肌纖維化的途徑有典型TGF-β 途徑、白細胞介素-11 信號通路、Ang Ⅱ通路和NF-κβ 通路、Wnt 通路等[4]。有研究報道裝載miR-425 和miR-744 的外泌體可通過靶向TGF-β 抑制血管緊張素誘導的膠原和纖維素合成，從而抑制心肌重構[28]。外泌體可直接或間接地抑制或者促進相應的分子通路，改變纖維化發(fā)展的方向，進而改善心功能。含有miR-125b-5p 的骨髓間充質干細胞外泌體對缺血再灌注損傷起到了保護作用。內(nèi)皮祖細胞來源的外泌體通過傳遞PI3K/AKT 途徑相關的mRNA 促進內(nèi)皮細胞血管生成[11]。同時，外泌體來源的miR-21可以延緩注射Ang Ⅱ的小鼠心臟肥大的發(fā)展，說明外泌體內(nèi)的miR-21 是心肌細胞肥大的關鍵旁分泌信號介質，是心力衰竭的潛在治療靶點[29]。

4 小結

外泌體作為安全的治療性藥物遞送系統(tǒng)仍存在許多挑戰(zhàn)，如異體外泌體可能會引起不必要的免疫反應，在全身給藥時會經(jīng)過膽汁排泄、腎臟過濾或網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬而被快速清除，使靶器官中存留的劑量過低，但外泌體在心血管疾病靶向治療中有廣闊的應用前景。