心血管系统多种细胞类型在生理或病理状态下均可释放外泌体miRNA;不同来源的外泌体,内含miRNA的组成及含量不同,靶向受体细胞后产生的影响也不尽相同。心脏主要由心肌细胞构成,最丰富的非心肌细胞以心脏成纤维细胞为代表;微血管内皮和平滑肌细胞在维持心脏、血管动态平衡中发挥重要作用;单核/巨噬细胞系统、血小板与AS斑块发生、进展及血栓形成密切相关。ASCVD发生、发展过程中,心脏、血管组织细胞的病理变化,可改变其外泌体miRNA的组成及含量;针对心血管系统外泌体miRNA的生物学功能研究,将为进一步开发ASCVD液体活检靶标提供新方向。
1. 心脏组织来源外泌体miRNA:冠状动脉AS病变可影响冠状动脉循环血流,造成心肌缺血缺氧,导致心肌损伤甚至梗死。最初研究发现,低氧刺激可增加心肌细胞外泌体产生;之后陆续有文献指出,缺氧心肌细胞可分泌富含miRNA-30a、miRNA-152-3p和miRNA-let-7i-5p等的外泌体,通过靶向调控自噬或凋亡相关蛋白的表达,影响心肌细胞应对缺氧损伤的反应[1, 2];同样源自缺氧心肌细胞的外泌体还高表达miRNA-222和miRNA-143,可引发内皮细胞的血管生成反应,从而改善心肌梗死后的新生血管形成[3]。
心肌重塑是心肌梗死或压力超负荷引发的病理变化,可导致心肌肥大与心肌纤维化,最终引发心力衰竭;心肌细胞与成纤维细胞之间可通过外泌体miRNA相互作用,进而影响心肌重塑过程。如缺氧或血管紧张素Ⅱ均可诱导心肌细胞来源的外泌体中miRNA-208a、miRNA-217等表达上调,通过靶向促进成纤维细胞的增殖或分化,导致心肌纤维化发生[4, 5];又如肿瘤坏死因子α可刺激成纤维细胞分泌富含miRNA-27a、miRNA-28-3p和miRNA-34a的外泌体,通过靶向Nrf2信号通路来调节心肌细胞的抗氧化酶水平,促进心肌细胞肥大反应[6]。
来源于心脏组织的外泌体miRNA是心肌应对氧化应激和炎症反应的信号分子,在心肌细胞或心脏其他类型细胞中进行有效传递,参与调控心肌损伤后的血管生成和心肌重塑机制;心脏外泌体miRNA可能是评估心脏修复关键过程的潜在靶标。
2. 血管组织来源外泌体miRNA:在AS进程中,内皮细胞可释放多种细胞生长因子并分泌外泌体miRNA,介导与周边其他细胞之间的沟通。氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,oxLDL)可诱导内皮细胞释放富含miRNA-155的外泌体,通过调控单核细胞活化和巨噬细胞炎性分化,参与AS进程[7]。同样,oxLDL还可诱导内皮细胞释放富含miRNA-505的外泌体,通过靶向增加嗜中性粒细胞活性氧水平,促进AS发展[8]。
平滑肌细胞是构成血管壁结构并维持血管张力的主要细胞之一,其结构和功能的改变是导致AS发生、发展的重要因素;平滑肌细胞和内皮细胞之间的相互作用对维持血管壁组织动态平衡起着关键作用。过表达剪切型XBP1或血小板衍生生长因子BB均可诱导平滑肌细胞来源的外泌体中miRNA-150表达上调,通过靶向PI3K/Akt信号通路来促进内皮细胞迁移,调节血管壁内稳态[9]。但过表达KLF5的平滑肌细胞则会分泌富含miRNA-155的外泌体,能够抑制内皮细胞的增殖和迁移,调节微血管通透性[10]。
心脏微血管屏障系统中内皮细胞及平滑肌细胞来源的外泌体miRNA,与炎症反应、内皮功能障碍等AS早期始动环节密切相关,可影响心脏血管微环境的稳态,有望成为监测AS进程的重要分子指标。
3.循环血细胞外泌体miRNA:单核/巨噬细胞系吞噬过氧化脂质成为泡沫细胞,是AS早期脂质条纹形成的关键。oxLDL可刺激单核细胞分泌富含miRNA-106a-3p的外泌体,通过靶向调控caspase信号通路,增强平滑肌细胞活力并抑制其凋亡,促进AS发展[11]。此外,巨噬细胞的两极化分型可通过对炎症反应的调控,直接影响AS的后期进展。新近研究显示,在心肌梗死微环境的刺激下,促炎M1型巨噬细胞可分泌高表达miRNA-155的外泌体,通过靶向内皮细胞功能与代谢相关的信号通路,降低内皮细胞增殖迁移和血管生成能力,从而抑制心脏修复、促使心脏重构[12];而抗炎M2型巨噬细胞可分泌高表达miRNA-148a的外泌体,通过靶向心肌细胞NLRP3炎性体信号通路,减轻心脏的缺血再灌注损伤[13]。
血小板在AS斑块破裂、血栓形成等过程中起着关键作用。活化血小板来源的外泌体包含多种具有调节内皮细胞及平滑肌细胞功能的miRNA。如活化血小板可释放富含miRNA-25-3p的外泌体,通过靶向Adam10介导的NF-κB信号通路,抑制oxLDL诱导的冠状动脉内皮细胞炎症反应,从而减缓AS进程[14]。相反,活化血小板来源的外泌体miRNA-126,可促进内皮细胞的增殖和迁移,影响AS斑块内血管生成,进而引发斑块内出血或血栓形成[15]。此外,活化血小板来源的外泌体miRNA-223、miRNA-339和miRNA-21,也可靶向下调血小板衍生生长因子受体β的表达,抑制平滑肌细胞的增殖和迁移并促进其凋亡,导致斑块的不稳定[16]。
可见,循环血细胞也可通过释放外泌体miRNA,介导与心血管系统其他类型细胞之间的信息沟通,参与AS斑块形成、进展的调控机制,影响AS斑块的稳定性;源自循环血细胞的外泌体miRNA具备作为急性血栓事件预测因子的潜能。