骨髓间充质干细胞来源的小细胞外囊泡：修复心肌损伤的新希望

为探究小细胞外囊泡（sEVs）对心脏干细胞（CSCs）缺血再灌注损伤的作用，研究发现其可增强 Sca-1+/CSCs 增殖、减轻损伤，意义重大。

　　

心肌缺血再灌注损伤（MIRI）是临床上令人头疼的问题。当心脏的冠状动脉供血不足，随后恢复灌注和再氧合时，就会引发 MIRI。再灌注本是为了挽救缺血的心肌组织，但它却像是一把双刃剑，在带来希望的同时，也会引发额外的组织损伤和梗死扩大，最终导致缺血性心脏病（IHD）。IHD 如今已成为全球主要的死亡原因之一，每年全球有超过 1500 万例 IHD 病例。在细胞层面，MIRI 会诱导心肌细胞凋亡和坏死，严重威胁心脏健康。

心脏在缺血后能否再生，很大程度上取决于一群被低氧损伤激活的心脏干细胞（CSCs）。CSCs 就像心脏的 “维修工”，在特定情况下，它们能分化成心肌细胞、血管细胞和平滑肌细胞，对受损心肌进行修复。然而，这些 “维修工” 在低氧环境中却面临着重重困难，容易受到氧化应激的影响，发生加速凋亡，这使得它们的存活率降低，大大削弱了对心肌的修复能力。目前，如何提高 CSCs 的存活率，减少其死亡，仍是一个亟待解决的难题。

为了攻克这一难题，来自埃及亚历山大大学医学院再生医学及其应用卓越研究中心（CERRMA）的研究人员 Radwa A. Mehanna 等人开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在骨髓间充质干细胞（BMMSCs）来源的小细胞外囊泡（sEVs）上，探究其对 CSCs 在缺血再灌注损伤中的作用。相关研究成果发表在《Biological Research》上。

研究人员为开展这项研究，运用了多种关键技术方法。首先是细胞和囊泡的分离与培养技术，从大鼠的股骨和胫骨中分离出 BMMSCs，从 BALB/c 小鼠心脏中分离出 CSCs，并对其进行培养；同时采用差速超速离心法分离 sEVs。其次是细胞和囊泡的鉴定技术，通过集落形成单位（CFU）测定、分化实验、免疫表型分析等对 BMMSCs 进行鉴定；利用动态光散射（DLS）、透射电子显微镜（TEM）、蛋白质定量、免疫表型分析等对 sEVs 进行鉴定。此外，还运用了多种检测分析技术，如通过免疫荧光染色、流式细胞术、RT-qPCR 等检测 HIF-1α 表达；使用 PI/RNase 试剂、EdU DNA 染色、Ki67 免疫荧光染色检测细胞增殖和细胞周期；采用 Annexin V/PI 双染法检测细胞凋亡；通过测定丙二醛（MDA）和总抗氧化能力（TAC）评估氧化应激；运用蛋白质免疫印迹法（western blot）研究 PTEN/Akt/pAkt/HIF-1α 通路。

研究结果如下：

• 细胞和囊泡的特征：原代培养的 BMMSCs 呈现出单层纺锤形细胞形态，具有良好的分化能力，能成功分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞，且高表达间充质表面标记物。分离得到的 sEVs 平均 zeta 大小为 49.7nm，呈圆形，具有明显的脂质双层结构，高表达 CD63、CD9 和 CD81，且 BMMSCs 中 miRNA-21-5p 表达量较高。CSCs 在原代培养时形态多样，传代后形成形态均一的纺锤样细胞，表达 Sca-1、CD90、OCT4 等干细胞标记物12。

• HIF-1α 的表达：缺氧处理后，Sca-1⁺/CSCs 细胞中 HIF-1α 表达显著增加，再灌注时，sEVs 处理组的 HIF-1α 表达最高。这表明 sEVs 可能与缺氧协同作用，稳定 HIF-1α 的表达3。

• 细胞增殖能力：缺氧会使 Sca-1⁺/CSCs 细胞周期阻滞在 G0/G1 期，DNA 合成减缓。而 sEVs 处理后，细胞主要处于 S 期，细胞周期 G0/G1 期阻滞明显减少，Ki67 和 EdU 染色结果也显示 sEVs 处理组细胞增殖能力显著增强4。

• 细胞凋亡情况：缺氧 24h 会诱导细胞坏死，再灌注后，OGD/R 组和 sEVs 处理组细胞凋亡率均增加，但 sEVs 处理组细胞凋亡率与对照组无显著差异，说明 sEVs 能减轻细胞凋亡5。

• 氧化应激水平：再灌注时，OGD/R 组 CSCs 承受显著的氧化负担，而 sEVs 处理组能使氧化还原平衡趋向正常，减轻氧化应激6。

• PTEN/pAkt/HIF-1α 通路：OGD 处理 24h 虽未显著影响 PTEN 和 Akt 表达，但降低了 pAkt 表达。IR 和 sEVs 处理则能逆转这一现象，表明 sEVs 可能通过调节该通路影响细胞存活和增殖7。

综合研究结论和讨论部分，该研究发现 sEVs 能将 Sca-1⁺/CSCs 从静止状态转变为分裂状态，增强其增殖和抗氧化能力，减少细胞死亡，提升修复能力。研究中涉及的 sEVs miRNA21-5p/PTEN/pAkt/HIF-1α 通路，可能是改善 CSCs 对氧糖剥夺 / 复氧（OGD/R）损伤反应的潜在途径。这一研究成果为治疗心肌缺血再灌注损伤提供了新的思路和潜在的治疗方法，有望为广大心血管疾病患者带来新的希望。不过，该研究也存在一定的局限性，如未在体内进一步验证 sEVs 的再生能力，未深入研究其他 miRNA 在 BMMSC 来源 sEVs 中的作用。未来还需要更多的研究来进一步完善这一领域的认知，推动相关治疗方法从实验室走向临床应用。