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葛均波院士等:心肌缺血患者冠状血清外泌体通过miR-939介导NO信号通路调节血管新生

缺血性心脏病是全世界首要的健康问题之一,每年在全球造成约820万人死亡和更多的心力衰竭,给经济带来沉重负担。尽管经皮冠状动脉介入治疗可以在急性心肌梗死(MI)后大量恢复冠状动脉灌注,但是在缺血心肌重建受损的微血管结构是无能为力的。由于血管新生是缺血后组织修复和再生的关键步骤,探索血管新生机制一直是心血管研究的圣杯。

最近,越来越多的研究表明细胞间通讯在MI后心脏重塑中的关键作用。存活的心脏细胞通过发送警告或调节信号来尝试与附近或远处的细胞进行通信,以维持体内平衡并促进心脏修复。外泌体是一组新定义的细胞外囊泡,并以其大小、标志物和来源为特征。它们通常尺寸为30-100 nm,并含有特定的表面标记,如CD9,CD63和flotillin。它们由胞内多泡体向内出芽而产生,并由多泡体和细胞膜融合而释放。越来越多的证据表明外泌体在细胞间通讯中起重要作用:外泌体可以将特定的核酸和蛋白质传递给靶细胞,并最终调节宿主细胞的表型。最近,在病理条件下释放的压力诱导的外泌体已引起越来越多的关注。Vicencio等人报道了缺血性应激下血浆外泌体数量增加。这些应激诱导的外泌体可以将Hsp70转移至心肌细胞,从而激活ERK通路。Zhang等人报道了来自动脉粥样硬化患者的血清外泌体的功能,并发现它们通过外泌体将miR-150递送至内皮细胞来促进内皮细胞迁移。心肌缺血条件下的外泌体是否可以在内皮细胞上发挥调节作用尚不清楚。

来自复旦大学附属中山医院的葛均波院士与同济大学上海东方医院的朱鸿明副研究员探究了来自心肌缺血患者(isc-Exo)和健康对照(con-Exo)的冠状血清外泌体的作用,并评估了它们的血管生成效应和miRNA谱。该研究还揭示了促血管生成外泌体可能从缺血性心肌细胞释放并被递送至内皮细胞。

根据纳入和排除标准纳入患者。从血管造影导管获得冠状血液。纯化血清外泌体并通过它们的特定形态学和表面标记进行表征。体外分析表明,与来自健康对照(con-Exo)的外泌体相比,来自心肌缺血患者(isc-Exo)的外泌体增强了内皮细胞增殖、迁移和管形成。在小鼠后肢缺血模型中,血液灌注和组织学染色证明与con-Exo相比,isc-Exo显著促进血流恢复和增强的新血管形成。此外,研究揭示心肌细胞(但不是心脏成纤维细胞或内皮细胞)在缺血性应激下开始释放外泌体;心肌细胞可能是冠状血清中生物活性外泌体的来源。此外,微阵列分析表明miR-939-5p在isc-Exo中显著下调。通过敲低和过表达分析,发现miR-939-5p通过靶向iNOS来调节血管生成。miR-939-5p抑制iNOS的表达及其活性,减弱内皮NO产生,并最终损害血管生成。

文章思路

1.     首先进行冠状血清外泌体的分离鉴定、以及被内皮细胞摄取实验;

2.     将isc-Exo与con-Exo在体外进行促内皮细胞迁移、成管等功能比较;

3.     在体内肢端缺血模型中进行比较;

4.     探究在低氧刺激调节下外泌体生成相关蛋白的表达情况,结果发现低氧调节下相关蛋白表达上调;

5.     对isc-Exo与con-Exo进行miRNA芯片比较,筛选出miR-939-5p;

6.     miR-939-5p在血管新生上的作用,及其下游靶点探究,找到iNOS;

7.     isc-Exo与con-Exo处理的细胞miR-939和iNOS水平分析;

20180510-0101

isc-Exo与con-Exo的miRNA芯片比较分析

参考文献:

Li H, Liao Y, Gao L, Zhuang T, Huang Z, Zhu H, GeJ. Coronary Serum Exosomes Derived from Patients with Myocardial IschemiaRegulate Angiogenesis through the miR-939-mediated Nitric Oxide SignalingPathway. Theranostics. 2018 Mar 7;8(8):2079-2093. doi: 10.7150/thno.21895.eCollection 2018.

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