综述:MSC来源的外泌体通过关键信号通路维持自噬:一种心血管衰老的预防策略

【字体: 时间:2025年10月04日 来源:Cell Biochemistry and Biophysics 2.5

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  本综述系统阐述了间充质干细胞(MSC)来源的外泌体通过调控自噬(Autophagy)关键通路(如AMPK/mTOR、Akt/mTOR)在心血管衰老防治中的潜力。其携带的miRNA(如miR-455-3p、miR-125b-5p)、蛋白(如GDF-15、OPTN)及lncRNA等活性成分,可动态平衡自噬流,抑制凋亡并维持线粒体功能,为心血管疾病(CVD)提供了一种无细胞治疗新策略。

  

自噬在心血管衰老中的核心作用

心脏衰老是心血管疾病(CVD)的主要风险因素,其核心机制与自噬过程的进行性衰退密切相关。自噬作为细胞内降解回收异常蛋白和受损细胞器的重要途径,在维持心肌细胞稳态中发挥关键作用。随着年龄增长,心脏自噬功能逐渐失调,导致异常蛋白累积、线粒体功能障碍和氧化应激加剧,最终促进心肌细胞凋亡和心脏适应性重塑失败。

干细胞疗法的局限与外泌体的优势

近年来,干细胞(尤其是间充质干细胞,MSC)因其再生潜能被视为抗衰老治疗的有希望策略。然而,其临床应用受到肿瘤形成风险、免疫排斥等问题限制。相比之下,MSC分泌的外泌体——一种直径30–150 nm的细胞外囊泡亚群——展现出低不良反应且高效的治疗特性。外泌体通过携带生物活性分子(包括核酸、蛋白质和脂质)参与细胞间通讯,从而调控受体细胞的生理功能。

外泌体作为自噬的动态调节器

研究表明,外泌体可作为环境依赖型自噬流调节器:在缺血/再灌注损伤模型中,它们通过激活AMPK/mTOR和Akt/mTOR信号通路恢复受损的自噬过程;而在药物诱导的心脏毒性条件下,则抑制过度自噬,防止细胞凋亡。这种双向调节能力使其成为理想的“自噬变阻器(autophagic rheostat)”。

关键分子 cargo 及其作用机制

外泌体通过其内容物精准靶向调控自噬网络。其中:
  • miRNAs(如miR-455-3p、miR-125b-5p、miR-93-5p)通过沉默自噬负调控因子表达,促进自噬小体形成;
  • 蛋白质(如GDF-15、OPTN、NR4A2)参与线粒体自噬(mitophagy)和凋亡信号通路交叉对话;
  • lncRNAs(如LINC00174、KLF3-AS1)通过表观遗传调控影响自噬相关基因转录。
    这些分子共同协调自噬平衡,减少细胞凋亡,并保护线粒体功能完整性。

治疗潜力与临床转化挑战

MSC来源的外泌体通过维持心脏稳态、抑制不良重塑,为心血管衰老提供了无细胞治疗策略。然而,其临床转化仍需解决多个关键问题:建立标准化外泌体分离流程、开发 rigorous 功能验证实验体系、优化给药方案与剂量,以及进行长期安全性评价。未来研究需聚焦于外泌体 cargo 的精准编辑与靶向递送技术,以提升其治疗的特异性和有效性。
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