综述：心血管疾病中的细胞外囊泡：致病介质、诊断工具和治疗载体

《Frontiers in Cardiovascular Medicine》：Extracellular vesicles in cardiovascular diseases: pathogenic mediators, diagnostic tools, and therapeutic vectors

　　本文综述了细胞外囊泡（EVs）在心血管疾病（CVDs）中的双重作用，包括病理促进与组织修复，并探讨其作为生物标志物和疗法的机制、应用及挑战。

　　心血管疾病（CVDs）是全球范围内的首要致死原因，其严峻性引发了对创新诊断与治疗策略的迫切需求。外泌体（EVs）作为一种由细胞分泌的脂质双分子层纳米颗粒，携带具有生物活性的货物，如微小RNA（miRNAs）、蛋白质和脂质，是细胞间通信的重要媒介，在CVDs的病理生理过程中发挥关键作用。EVs具有双重功能：一方面，它们可以传播病理过程，如炎症、纤维化和血栓形成；另一方面，它们也参与组织修复，这使其成为CVDs研究中的核心对象。本文综合分析了EVs的生物发生机制、分离方法、来源特异性功能及其在动脉粥样硬化、心肌梗死、心力衰竭、高血压和瓣膜性心脏病中的多重作用，同时探讨了EVs在诊断标志物、工程化治疗和临床转化中的挑战与未来发展方向。

随着现代生活方式的改变和全球老龄化趋势的加剧，心血管疾病的发病率和死亡率显著上升，占全球死亡总数的约三分之一。CVDs包括多种影响心脏和血管系统的疾病，如动脉粥样硬化、高血压、心肌梗死、心力衰竭、瓣膜性心脏病和中风。这些疾病通常涉及血管功能障碍、慢性炎症和异常的生理调节，而EVs在这些病理过程中扮演了关键角色。例如，在动脉粥样硬化中，EVs不仅参与炎症反应和血管壁的重塑，还通过其携带的miRNA和蛋白质影响内皮细胞、单核细胞、血小板和平滑肌细胞之间的相互作用，从而在疾病进展中起到促进或抑制的作用。

EVs的分类和生物发生过程是其功能多样性的基础。主要分为微囊泡（Microvesicles）、外泌体（Exosomes）和凋亡小体（Apoptotic bodies），它们在大小、组成和表面标记方面存在显著差异。外泌体的形成涉及内吞作用、内吞体成熟和多囊泡体（MVBs）的形成，而微囊泡则是由细胞膜的外向芽生和分裂形成。凋亡小体则是在细胞程序性死亡过程中产生的，通常被吞噬细胞清除。此外，纳米囊泡（Nanovesicles）等新型EVs结构也逐渐受到关注，它们具有高效递送的潜力。

在EVs的分离和纯化方面，多种技术被广泛应用，包括超速离心法（UC）、密度梯度超速离心法、尺寸排阻色谱法（SEC）、超滤法（UF）、聚合物沉淀法、场流分离法（Field-flow fractionation）和免疫亲和捕获法（IA）。其中，聚合物沉淀法和SEC在EVs的总产量方面表现突出。而场流分离法（AsFlFFF/AF4）则显示出分离EVs亚群的潜力。微流控平台和多步骤组合方法也显示出独特的优势。然而，由于EVs的生物复杂性和来源异质性，集成的分离策略被认为是优化EVs应用的必要手段。当前的主要技术挑战包括外源性污染、操作繁琐以及标准化不足，因此，开发更高效、高纯度的分离系统成为研究重点。

EVs的来源和功能多样性决定了其在CVDs中的不同作用。例如，血液中的EVs，包括血浆和血清来源，是研究CVDs的重要资源。血浆保留了凝血因子，能更真实地反映体内生理状态，而血清则因血小板激活而在研究血栓形成方面具有特殊价值。相比之下，植物来源的EVs（PDEVs）由于其天然的抗氧化和抗炎特性，被认为在治疗与心血管相关的疾病方面具有潜力。PDEVs具有较长的循环时间和较高的生物利用度，且能穿透肠道黏膜屏障，耐受胃肠道酶和胆汁，从而实现更有效的药物递送。同时，PDEVs还表现出低毒性和良好的生物相容性，使其成为安全的治疗载体。

在动脉粥样硬化的研究中，EVs被发现具有双向调节作用。例如，内皮细胞来源的EVs在高血糖和氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）刺激下，释放NEDD4l，增强IκB-α和PPARγ的泛素化，促进巨噬细胞M1极化和ox-LDL摄取，从而加剧内皮损伤。同时，EVs也可能通过传递特定的miRNA和蛋白质，促进炎症的缓解和组织修复。此外，血小板来源的EVs在生理状态下具有抗炎作用，但在病理状态下则可能促进血管硬化和血栓形成。研究还表明，植物来源的EVs能够通过抗氧化和抗炎机制，抑制动脉粥样硬化的发展。

在高血压的研究中，EVs被发现参与血管功能障碍、氧化应激和血管张力调节。EVs能够传递促炎因子、信号受体和调控性RNA，从而影响血管平滑肌细胞和内皮细胞的功能。例如，内皮细胞来源的EVs通过抑制eNOS活性，减少一氧化氮（NO）的生物利用度，进而影响血管张力。同时，EVs还能通过运输AT1R等成分，促进肾素-血管紧张素系统（RAS）的异常反应，从而加剧血管重塑和僵硬。此外，EVs还可能通过传递特定的miRNA和蛋白质，影响神经内分泌调节，从而在高血压的发病机制中发挥重要作用。

在心肌梗死（MI）和缺血/再灌注损伤（I/R）的研究中，EVs的治疗潜力逐渐显现。干细胞来源的EVs，如骨髓间充质干细胞（MSCs）和脂肪干细胞（ADSCs），被发现能够通过递送特定miRNA和蛋白质，促进血管生成、减少心肌细胞凋亡，并改善心脏功能。例如，MSC-EVs通过递送miR-210-3p，调节EFNA3，促进血管生成和心脏修复。此外，研究还发现，EVs能够通过调控细胞死亡通路，如NLRP3和Caspase-1，减少心肌梗死后细胞死亡和炎症反应。通过工程化改造，如结合特定的靶向肽和药物负载，EVs的治疗效果可以进一步增强，例如通过鼻腔给药方式将药物递送至大脑，减轻缺血性脑损伤。

在心力衰竭的研究中，EVs被发现既参与病理过程，又具有治疗潜力。例如，心力衰竭患者的EVs中富含miR-155-5p，通过激活JAK2/STAT1通路促进巨噬细胞M1极化，从而加剧局部炎症反应。然而，一些EVs也表现出保护作用，如干细胞来源的EVs能够通过递送miR-24-3p，抑制TGF-β1介导的成纤维细胞转化，从而减少心脏纤维化。此外，EVs还能够通过调控Nrf2抗氧化通路，减轻氧化应激和心脏损伤。研究表明，EVs在心力衰竭中具有双向调节作用，既能促进病理重塑，又能通过调控炎症和纤维化，改善心脏功能。

在中风的研究中，EVs被发现能够通过调控神经炎症和细胞死亡，发挥保护作用。例如，骨髓间充质干细胞来源的EVs能够通过抑制Cav-1/CD147/VEGFR2/MMP通路，减轻血脑屏障（BBB）通透性，促进神经保护。此外，植物来源的EVs也被研究用于中风治疗，如蓝莓处理后的MSCs来源EVs通过递送miR-5266，抑制MMP-9表达，从而保护BBB完整性。这些研究为EVs在中风治疗中的应用提供了新的思路。

在瓣膜性心脏病的研究中，EVs被发现能够通过传递促炎因子、促钙化因子和特定miRNA，影响瓣膜细胞的炎症反应、钙化和组织重塑。例如，瓣膜细胞来源的EVs富含IL-6、TNF-α、碱性磷酸酶、骨桥蛋白（OPN）和骨形态发生蛋白2（BMP2），这些分子参与瓣膜病变的病理过程。此外，miR-21、miR-143和miR-145的表达变化可能与瓣膜病变的进展有关。EVs的脂质组成也显示出与氧化应激和细胞凋亡的关联，这为瓣膜性心脏病的治疗提供了新的方向。

尽管EVs在CVDs中的研究取得了显著进展，但其临床转化仍面临诸多挑战。首先，EVs的分离和纯化技术需要进一步优化，以提高纯度和效率，减少外源性污染。其次，EVs的生物发生过程和分子组成受到多种因素的影响，如细胞来源、生理状态和疾病类型，这使得其标准化和大规模生产成为难题。此外，EVs的靶向性和在体内的分布仍需进一步研究，以提高其治疗效果和减少副作用。安全性和长期稳定性也是重要的考虑因素，尤其是在基因传递和免疫调节方面。

为了克服这些挑战，研究人员正在探索多种新技术和策略。例如，通过生物工程手段增强EVs的靶向性和药物负载效率，如使用特定的靶向肽和基因工程改造。此外，多组学技术的整合，如蛋白质组学、转录组学和脂质组学，能够更全面地揭示EVs的分子特征，为精准医学提供依据。同时，微流控技术和纳米材料的结合，为EVs的高效递送和药物释放提供了新的解决方案。这些技术的进一步发展，将有助于实现EVs在CVDs中的临床应用。

综上所述，EVs在心血管疾病中具有广泛的生理和病理功能，其研究不仅揭示了疾病的发生机制，还为新的诊断和治疗方法提供了重要线索。尽管在临床转化方面仍面临诸多挑战，但随着技术的进步和多学科的交叉融合，EVs有望成为未来心血管疾病精准医学的重要工具。进一步的研究和技术创新，将有助于推动EVs在心血管疾病中的广泛应用，为患者带来更有效的治疗选择。