干細胞外泌體，為何能修復受損的心臟？新文獻總結了答案

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本文重點摘要

根據心血管領域Top期刊《Circulation》刊文，霧化吸入外泌體可有效改善心肌梗死后心肌重塑。動物實驗發現，霧化吸入的干細胞外泌體在10至60分鐘內迅速聚集在肺部與心臟，并發揮了促進心肌重塑和心臟功能恢復的作用。

近年來，關于間充質干細胞外泌體在心臟修復中的研究取得了顯著成果。在動物實驗中，外泌體能夠顯著提高心肌梗死模型的毛細血管密度。在針對心肌梗死患者的臨床研究中， ClinicalTrials.gov 上已經有注冊關于 MSC 外泌體治療心臟損傷主題的臨床試驗。今日通過分享一篇新文獻，幫助大家更加全面的了解干細胞外泌體與心肌的修復。

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本期撰文：中山大學 淺藍

本文審核專家：江蘇大學附屬醫院 李晶教授

日前，在“Stem Cell Research & Therapy”上發表了一篇名為“Mesenchymal stem cells derived exosomes: a new era in cardiac regeneration”的綜述，系統闡述了細胞組織工程學里面重要的組分之一——間充質干細胞外泌體作為心臟方面疾病的治療潛力。

通過這篇文獻，我們可以更加全面的了解目前備受關注的干細胞外泌體霧化是如何幫助心肌梗死后的心肌修復。

（圖片來源于參考文獻1）

心臟是生命的發動機，一旦受損會引發嚴重的健康問題

心臟，被稱為生命的發動機，一旦受損，往往就會引發嚴重的健康問題。例如心肌梗死、心力衰竭等心臟疾病，這些不僅威脅著患者的生命，也極大地降低了生活質量。

傳統的治療方法，如藥物治療和手術干預，雖然能夠緩解癥狀，但往往難以從根本上修復受損的心臟組織。

心肌細胞的有限再生能力，使得受損區域容易經歷纖維化過程，形成功能受限的疤痕組織，導致長期功能障礙。而間充質干細胞，作為目前極具潛力的新興方式，已經被證實其在心臟損傷后修復中的巨大潛力。

間充質干細胞外泌體：心臟修復的“微型工廠”

間充質干細胞外泌體，則是由間充質干細胞分泌的微小囊泡，內部攜帶著各種蛋白質、RNA和脂質分子，它們可以傳遞信號并調節其他細胞的行為。

（圖片來源于參考文獻1）

外泌體被譽為心臟修復的“微型工廠”，它們通過三大機制在心臟再生中發揮了核心作用：

1.抗炎

炎癥是身體用來保護自己免受細菌或身體傷害等外部影響的生物過程。

然而，慢性炎癥可導致組織和器官損傷，包括心肌梗死 （MI） 和缺血性損傷等損傷后的心臟 。

急性炎癥通常發生在心臟損傷（如心臟病發作）之后，是一種防御機制，免疫細胞會遷移到受損部位，消除病原體，并啟動修復過程。

如果急性炎癥沒有完全解決，它可能會轉變為慢性炎癥。

治療心臟病炎癥的主要目標是降低其嚴重程度和持續時間，并改善心臟功能。

（圖片來源于參考文獻1）

如上圖所示，外泌體可以通過調節免疫反應來防止對心臟組織的損傷。這種效果是通過兩種機制實現的：先天免疫反應的調節和適應性免疫反應的調節。

首先，外泌體可以調節樹突狀細胞和自然殺傷細胞等先天免疫細胞的活性，有助于減少炎癥和促進組織修復。

其次，外泌體可以影響 T 和 B 淋巴細胞的活性，調節適應性免疫反應，并有助于防止移植物排斥反應并降低動脈粥樣硬化的風險。

2. 抗氧化：

心肌或心肌損傷通常會導致活性氧 （ROS） 的過量產生。ROS 產生和消除之間的這種不平衡導致蛋白質、脂質和 DNA 等生物分子受損，導致脂質過氧化、蛋白質降解和 DNA 突變。這個過程被稱為氧化應激。

在心肌損傷中，氧化應激在炎癥、細胞凋亡、纖維化以及最終的心力衰竭中起著重要作用。

在這些條件下產生的 ROS 可以通過激活炎癥信號通路直接損傷心肌細胞或加劇炎癥反應。

此外，氧化應激會降低抗氧化酶的活性和降低細胞對抗自由基的能力，從而加重損傷。因此，抑制氧化應激已成為減少心肌損傷和改善心臟功能的潛在治療策略。

（圖片來源于參考文獻1）

上圖所展示的是MSC 衍生的外泌體在心肌損傷中的抗氧化應激機制。

MSC 衍生的外泌體通過增加心臟中組織 ATP 的產生來減少梗死面積和不良重塑，以及通過 PFKFB3 進而調節糖酵解酶，通過增加 AKT 和 GSK2 磷酸化來降低促凋亡的 c-JNK 磷酸化，從而達到減少活性氧 （ROS） 和改善 ATP 的產生，減輕氧化應激并保護心肌細胞的作用。

3. 減少細胞凋亡及死亡

細胞凋亡是程序性細胞死亡的一種形式，其特征是結構變化，例如細胞收縮、核裂和碎裂。心肌凋亡是由長期心肌缺血或再灌注后的短期缺血引發的，細胞凋亡在急性梗死后數小時至數天內從梗死邊界開始。

（圖片來源于參考文獻1）

越來越多的研究表明，外泌體可以通過調節多條信號通路的表達進而防止心肌細胞凋亡來恢復細胞存活和心臟功能。

抑制心肌細胞死亡可以用來改善心臟功能并逆轉不良心肌重塑。 在氧化應激等病理生理條件下，細胞凋亡會導致心肌梗死后心肌細胞死亡。

如上述我們所談及的，外泌體不僅可以通過抗炎和抗氧化應激途徑減少心肌細胞凋亡，還可以通過靶向自噬減少細胞死亡。

抗凋亡途徑的激活和半胱天冬酶的活性調節突出了外泌體在改善心肌功能和減輕缺血事件后不良重塑方面的治療潛力。

4. 抗纖維化

心肌纖維化，即用瘢痕組織替代心肌組織，通常發生在心肌梗塞等心臟損傷的反應中。這個過程會損害心臟的泵血功能，并可能導致心力衰竭。

心肌梗死后，成纖維細胞的增殖導致非收縮性瘢痕組織的形成，這會損害心臟功能。心肌纖維化通常是心肌梗死對心肌組織造成不可逆損傷的結果。

抗纖維化作用對于心臟修復至關重要。通過抑制纖維化過程，可以改善心臟功能，降低心力衰竭的風險，并延長患者的壽命。

（圖片來源于參考文獻1）

外泌體已顯示出通過減少炎癥、抑制成纖維細胞活化和重塑細胞外基質來幫助心臟組織修復和改善功能的潛力。

如上圖所示，心臟損傷后，MSC外泌體 釋放 miR-30e、miR-1246 和 miR-22 等 miRNA，這些 miRNA 靶向纖維化相關基因（例如 LOX1、PRSS23）以促進組織修復。這凸顯了外泌體來源的 miRNA 在心肌梗死后心臟修復治療策略中的潛力。

小結

間充質干細胞外泌體為心臟修復帶來了新的希望。這一領域的突破不僅展現了科學的新可能，更為無數心臟病患者點亮了康復的曙光。隨著研究的深入和技術的成熟，我們有理由相信，外泌體療法將成為治療心臟病的重要手段之一，為人類健康事業貢獻更多的力量。

參考文獻：

[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.

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

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