外泌体是心脏病发作后心肌发出的SOS信号的关键
人体细胞分泌外泌体。这些微小的细胞外囊泡可携带货物进行细胞间通讯，运送不同的蛋白质、脂质或核酸。
阿拉巴马大学伯明翰分校和华中科技大学的研究人员报道说，外泌体是心脏病发作后心肌发出的SOS信号的关键。在心脏病发作后，血流中的外泌体携带大量心脏特异性microRNAs，并且优先将microRNAs携带至骨髓中的前体细胞。在前体细胞内，microRNAs关闭了一个特定的基因，使前体细胞离开骨髓并进入血液。然后这些前体细胞前往心脏进行修复。
研究人员表示，这是来自受损心脏的信号到修复性骨髓细胞的全身反应，这种新途径的发现，可用于改善心脏病发作后基于细胞的心血管修复。
该研究由UAB主任，生物医学工程系教授，分子心脏病学项目主任，覃刚健教授；中国武汉华中科技大学医学博士程敏教授在Nature Communications杂志上发表。
15年来，已知在心脏病发作后前体细胞从骨髓中释放出来。这些细胞移动到受损的心肌以尝试修复。然而，许多改进修复的努力充其量只能产生轻微的效果。
类似地，十几年来，已知在动物和人类中急性心脏病发作后，心肌中富含的microRNAs在血流中的丰度大大升高。
UAB和中国研究人员现已将这两个观察结果联系起来，通过识别运送这些心肌miRNAs的载体，定位载体的首选目的地，并描述从骨髓中招募前体细胞的microRNAs机制。
研究发现：
研究人员发现，在小鼠模型中心脏病发作后，4种心肌特异性microRNAs（称为myo-miRs）的水平在心脏病发作后的外周血中升高10,000至100,000倍。这些myo-miRs优先被骨髓单核细胞摄取，并且在较小程度上被肾细胞摄取。miRNA是一类可以调节基因表达的小的非编码RNA。人类基因组产生至少2000种不同的miRNAs。
事实证明，在心脏病发作后，血液中的外泌体绝大多数带有三个myo-miRs：miR-1a、miR-208a和miR-499-5p。 第四个myo-miR，miR-133a，部分由外泌体携带。值得注意的是，在称为急性ST段抬高心肌梗死的严重心脏病发作后，在人类样本中也观察到循环外泌体myo-miRs的显著增加。
来自非心脏病发作小鼠的外泌体未携带myo-miRs。研究人员发现，心脏病发作后的myo-miR外泌体和非心脏病发作的外泌体都很容易转移到骨髓单个核细胞中。
已知阻断称为CXCR4的趋化因子受体介导骨髓前体细胞向血液循环的动员，并有助于心脏病发作后心肌的修复。由于myo-miR之一显示出与CXCR4 mRNA的潜在结合，因此在骨髓单核细胞上测试了所有四种myo-miRs。令人惊讶的是，每个myo-miR单独都能够下调CXCR4的表达。此外，心脏病发作小鼠的外泌体，而非非心脏病发作小鼠，在骨髓单核细胞中下调CXCR4。
最后，研究人员表明，心脏病发作小鼠的外泌体转移到完整的小鼠后，可显著降低骨髓单核细胞中CXCR4的表达，并导致前体细胞从骨髓中移出。因此，总体而言，受伤的心脏发出信号可动员骨髓前体细胞。
“我们的研究表明，从缺血性心脏释放的外泌体实际上是介导骨髓前体细胞对损伤部位的全身反应，”研究人员报告说。“这些观察结果令人信服，因为循环myo-miRs不仅是生物标志物，而且是缺血性心脏和远端骨髓器官之间错综复杂串扰的功能组成部分。”
“由于骨髓前体细胞在缺血组织修复中发挥关键作用，”他们说，“本研究中发现的机制可能是缺血性损伤生理反应的重要组成部分，因此可用于治疗缺血性心脏病。
资料来源：UAB
参考文献：
Cheng M, Yang J, Zhao X, Zhang E, Zeng Q, Yu Y, Yang L,Wu B, Yi G, Mao X, Huang K, Dong N, Xie M, Limdi NA, Prabhu SD, Zhang J, Qin G.(2019) Circulating myocardial microRNAs from infarcted hearts are carried in exosomes and mobilise bone marrow progenitor cells. Nat Commun 10(1):959.
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