間充質幹細胞來源的小細胞外囊泡可促進心肌梗死後的血管生成

13 4 月, 2023

幹細胞來源的小細胞外囊泡(Small extracellular vesicles,sEV)促進心肌梗死(myocardial infarction,MI)後血管生成，但是導致這些效果的sEV成分以及工程化sEV治療MI的安全性和效率仍不清楚。

近日來自浙江大學醫學院附屬第二醫院胡新央、王建安實驗室與阿拉巴馬大學伯明翰分校張建一團隊合作在Science子刊Science Translational Medicine雜誌上發表題的一項研究，揭示了間充質幹細胞(mesenchymal stem cells,MSCs)來源的sEV通過內容物miR-486-5p促進小鼠和非人類靈長類動物MI後的血管生成(angiogenesis)，從而保護梗死心臟的心功能。

作者之前的研究表明，缺氧預處理猴骨髓間充質幹細胞(HP-MSC)治療可減少心肌梗死面積，改善獼猴心肌梗死後的心臟功能，這些有益作用與心臟血管生成增強密切相關。作者推測sEV可能在該過程中發揮重要作用，因此比較了缺氧預處理(hypoxia-preconditioned,HP)MSC分泌的sEV(HP-sEV)和常規氧(normoxia-cultured)MSC分泌的sEV(N-sEV)對於小鼠MI模型後的心肌功能恢復情況。發現HP-sEV可以起到與HP-MSC同等的效果，且等量注射下HP-sEV處理的小鼠，較N-sEV處理的的小鼠，心臟功能改善(增加的左室射血分數LVEF和左室縮短分數LVFS)、血管密度增加、梗死面積更小。

HP-sEVs promoted myocardial repair and angiogenesis in infarcted mouse hearts.

作者接下來比較了HP-sEV和N-sEV之間的miRNAs圖譜，發現與N-sEV相比，miR-486-5p在HP-sEV中是上升最明顯的。進一步作者發現抑制miR-486-5p可以減弱HP-sEV的治療效果，相反，上調miR-486-5p可以增強N-sEV的治療效果，表明sEV來源的miR-486-5p的確可以發揮改善心肌功能的治療效果。

miR-486-5p up-regulation in N-MSCs increased the myocardial repair and angiogenesis associated with N-sEV treatment in mice.

為了進一步探索miR-486-5p的潛在靶點，作者對HP-sEV和N-sEV處理組小鼠心臟組織進行了mRNA測序，鑑定出22個差異表達基因。後續一系列實驗數據表明，miR-486-5p的下游靶基因是基質金屬蛋白酶19(matrix metalloproteinase 19,Mmp19)。體外實驗顯示，來自過表達miR-486-5p或沉默Mmp19的心臟成纖維細胞的條件培養基，可增加內皮細胞的血管生成活性。進一步實驗證實，miR-486-5p可以下調成纖維細胞中Mmp19的表達，進而通過調節細胞外血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor A,VEGFA)的切割來促進血管生成。

重要的是，在非人類靈長類動物(nonhuman primate,NHP)MI模型中，外源表達miR-486-5p的N-sEV可促進血管生成和心臟恢復，且不會增加心律不齊的併發症。