干细胞外泌体，为何能修复受损的心脏？新文献总结了答案

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本文重点摘要

根据心血管领域Top期刊《Circulation》刊文，雾化吸入外泌体可有效改善心肌梗死后心肌重塑。动物实验发现，雾化吸入的干细胞外泌体在10至60分钟内迅速聚集在肺部与心脏，并发挥了促进心肌重塑和心脏功能恢复的作用。

近年来，关于间充质干细胞外泌体在心脏修复中的研究取得了显著成果。在动物实验中，外泌体能够显著提高心肌梗死模型的毛细血管密度。在针对心肌梗死患者的临床研究中， ClinicalTrials.gov 上已经有注册关于 MSC 外泌体治疗心脏损伤主题的临床试验。今日通过分享一篇新文献，帮助大家更加全面的了解干细胞外泌体与心肌的修复。

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本期撰文：中山大学 浅蓝

本文审核专家：江苏大学附属医院 李晶教授

日前，在“Stem Cell Research & Therapy”上发表了一篇名为“Mesenchymal stem cells derived exosomes: a new era in cardiac regeneration”的综述，系统阐述了细胞组织工程学里面重要的组分之一——间充质干细胞外泌体作为心脏方面疾病的治疗潜力。

通过这篇文献，我们可以更加全面的了解目前备受关注的干细胞外泌体雾化是如何帮助心肌梗死后的心肌修复。

（图片来源于参考文献1）

心脏是生命的发动机，一旦受损会引发严重的健康问题

心脏，被称为生命的发动机，一旦受损，往往就会引发严重的健康问题。例如心肌梗死、心力衰竭等心脏疾病，这些不仅威胁着患者的生命，也极大地降低了生活质量。

传统的治疗方法，如药物治疗和手术干预，虽然能够缓解症状，但往往难以从根本上修复受损的心脏组织。

心肌细胞的有限再生能力，使得受损区域容易经历纤维化过程，形成功能受限的疤痕组织，导致长期功能障碍。而间充质干细胞，作为目前极具潜力的新兴方式，已经被证实其在心脏损伤后修复中的巨大潜力。

间充质干细胞外泌体：心脏修复的“微型工厂”

间充质干细胞外泌体，则是由间充质干细胞分泌的微小囊泡，内部携带着各种蛋白质、RNA和脂质分子，它们可以传递信号并调节其他细胞的行为。

（图片来源于参考文献1）

外泌体被誉为心脏修复的“微型工厂”，它们通过三大机制在心脏再生中发挥了核心作用：

1.抗炎

炎症是身体用来保护自己免受细菌或身体伤害等外部影响的生物过程。

然而，慢性炎症可导致组织和器官损伤，包括心肌梗死 （MI） 和缺血性损伤等损伤后的心脏 。

急性炎症通常发生在心脏损伤（如心脏病发作）之后，是一种防御机制，免疫细胞会迁移到受损部位，消除病原体，并启动修复过程。

如果急性炎症没有完全解决，它可能会转变为慢性炎症。

治疗心脏病炎症的主要目标是降低其严重程度和持续时间，并改善心脏功能。

（图片来源于参考文献1）

如上图所示，外泌体可以通过调节免疫反应来防止对心脏组织的损伤。这种效果是通过两种机制实现的：先天免疫反应的调节和适应性免疫反应的调节。

首先，外泌体可以调节树突状细胞和自然杀伤细胞等先天免疫细胞的活性，有助于减少炎症和促进组织修复。

其次，外泌体可以影响 T 和 B 淋巴细胞的活性，调节适应性免疫反应，并有助于防止移植物排斥反应并降低动脉粥样硬化的风险。

2. 抗氧化：

心肌或心肌损伤通常会导致活性氧 （ROS） 的过量产生。ROS 产生和消除之间的这种不平衡导致蛋白质、脂质和 DNA 等生物分子受损，导致脂质过氧化、蛋白质降解和 DNA 突变。这个过程被称为氧化应激。

在心肌损伤中，氧化应激在炎症、细胞凋亡、纤维化以及最终的心力衰竭中起着重要作用。

在这些条件下产生的 ROS 可以通过激活炎症信号通路直接损伤心肌细胞或加剧炎症反应。

此外，氧化应激会降低抗氧化酶的活性和降低细胞对抗自由基的能力，从而加重损伤。因此，抑制氧化应激已成为减少心肌损伤和改善心脏功能的潜在治疗策略。

（图片来源于参考文献1）

上图所展示的是MSC 衍生的外泌体在心肌损伤中的抗氧化应激机制。

MSC 衍生的外泌体通过增加心脏中组织 ATP 的产生来减少梗死面积和不良重塑，以及通过 PFKFB3 进而调节糖酵解酶，通过增加 AKT 和 GSK2 磷酸化来降低促凋亡的 c-JNK 磷酸化，从而达到减少活性氧 （ROS） 和改善 ATP 的产生，减轻氧化应激并保护心肌细胞的作用。

3. 减少细胞凋亡及死亡

细胞凋亡是程序性细胞死亡的一种形式，其特征是结构变化，例如细胞收缩、核裂和碎裂。心肌凋亡是由长期心肌缺血或再灌注后的短期缺血引发的，细胞凋亡在急性梗死后数小时至数天内从梗死边界开始。

（图片来源于参考文献1）

越来越多的研究表明，外泌体可以通过调节多条信号通路的表达进而防止心肌细胞凋亡来恢复细胞存活和心脏功能。

抑制心肌细胞死亡可以用来改善心脏功能并逆转不良心肌重塑。 在氧化应激等病理生理条件下，细胞凋亡会导致心肌梗死后心肌细胞死亡。

如上述我们所谈及的，外泌体不仅可以通过抗炎和抗氧化应激途径减少心肌细胞凋亡，还可以通过靶向自噬减少细胞死亡。

抗凋亡途径的激活和半胱天冬酶的活性调节突出了外泌体在改善心肌功能和减轻缺血事件后不良重塑方面的治疗潜力。

4. 抗纤维化

心肌纤维化，即用瘢痕组织替代心肌组织，通常发生在心肌梗塞等心脏损伤的反应中。这个过程会损害心脏的泵血功能，并可能导致心力衰竭。

心肌梗死后，成纤维细胞的增殖导致非收缩性瘢痕组织的形成，这会损害心脏功能。心肌纤维化通常是心肌梗死对心肌组织造成不可逆损伤的结果。

抗纤维化作用对于心脏修复至关重要。通过抑制纤维化过程，可以改善心脏功能，降低心力衰竭的风险，并延长患者的寿命。

（图片来源于参考文献1）

外泌体已显示出通过减少炎症、抑制成纤维细胞活化和重塑细胞外基质来帮助心脏组织修复和改善功能的潜力。

如上图所示，心脏损伤后，MSC外泌体 释放 miR-30e、miR-1246 和 miR-22 等 miRNA，这些 miRNA 靶向纤维化相关基因（例如 LOX1、PRSS23）以促进组织修复。这凸显了外泌体来源的 miRNA 在心肌梗死后心脏修复治疗策略中的潜力。

小结

间充质干细胞外泌体为心脏修复带来了新的希望。这一领域的突破不仅展现了科学的新可能，更为无数心脏病患者点亮了康复的曙光。随着研究的深入和技术的成熟，我们有理由相信，外泌体疗法将成为治疗心脏病的重要手段之一，为人类健康事业贡献更多的力量。

参考文献：

[1]Rayat Pisheh H, Sani M. Mesenchymal stem cells derived exosomes: a new era in cardiac regeneration. Stem Cell Res Ther. 2025 Jan 23;16(1):16. doi: 10.1186/s13287-024-04123-2. PMID: 39849585; PMCID: PMC11756228.

链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39849585/

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