心血管疾病（CVDs）是全球发病和死亡的主要原因。外泌体中的长非编码RNA（Exo-lncRNA）是长度大于200个核苷酸的非编码RNA，参与细胞凋亡、热解、自噬等过程。

       近日，来自温州大学生命科学研究院孙达课题组在Frontiers in Pharmacology杂志上发表题为“Advances in lncRNAs from stem cell-derived exosome for the treatment of cardiovascular diseases”的综述（2022 Sep 6;13:986683），聚焦Exo-lncRNA在心血管治疗中发挥的功能及其作用机制，尤其是干细胞衍生的Exo-lncRNA对CVDs的治疗价值。温州大学药学专业在读研究生马嘉辉，雷鹏宇为本文的共同一作，孙达副研究员和金立波博士为共同通讯作者，合作单位包括温州医科大学药学院和国科温研院。

       心血管疾病（CVDs）主要涉及心脏和血管，是全球发病与死亡的首要原因。如今常规的手术和药物治疗难以增强受损心肌组织的再生，导致CVDs反复发作。干细胞疗法因其独特的自我再生和多向分化能力，具有诱导心肌细胞再生的潜力，已被开发作为新的CVDs治疗策略，同时成体干细胞还不涉及伦理问题。然而，这类方法存在免疫排斥，输液毒性等潜在风险，以至于应用受限。

       近期的研究证明干细胞通过包含Exo在内的旁分泌因子实现治疗作用。研究表明，尽管干细胞衍生的长非编码RNA（lncRNA）的比例非常低，但其通过在转录水平上调节基因表达，充当靶向miRNA的分子海绵，干扰染色质复合物以表观遗传方式抑制或激活基因表达来参与细胞凋亡，热解，自噬，以及心肌纤维化和血管生成的过程，从而为治疗CVDs做出重大贡献。

       在这项综述里，研究人员重点关注干细胞衍生的Exo-lncRNA在CVDs中发挥的调控作用。这篇综述首先简述了成体干细胞的种类，这可作为选择Exo-lncRNA的依据。然后，研究人员介绍各种来源的成体干细胞外泌体在多种CVDs中发挥的功能，涵盖了对动脉粥样硬化、中风、内皮祖细胞损伤、视网膜病变、缺血/再灌注损伤、高血压以及心肌梗死的重要调控作用及其作用机制。此后，文章介绍了非干细胞来源的外泌体在CVDs中扮演的角色，从而为未来更多在无细胞疗法的研究提供参考。最后，研究人员讨论了成体干细胞衍生的外泌体在未来应用中面临的挑战以及潜在的解决策略，并为未来临床应用选择最适的Exo-lncRNA的成体干细胞来源提供了理论依据。

       第一，骨髓来源间充质干细胞（BMSCs）-Exo-lncRNA的心血管保护作用。BMSC-Exo在缺氧性心肌细胞和大鼠中过表达lncRNA-KLF3-AS1，可作为海绵miR-138-5p的竞争性内源性RNA，介导sirtuin 1(SIRT1)的表达，抑制含NLRP3的炎性小体的激活，从而调节心肌细胞的焦亡和心肌梗死的进展。Exo-lncRNA-HCP5可通过miR-497↓/IGF-1/PI3K/AKT↓信号通路保护心肌细胞。Exo-lncRNA-Mir9-3HG，可抑制HL-1细胞Pum2的表达，促进细胞内谷胱甘肽含量和过氧化还蛋白6(PRDX6)的表达，抑制铁死亡，治疗缺氧/再灌注损伤。lncRNA-SNHG7通过miR-34a-5p↓/XBP1↑轴抑制内皮间充质转化和小管形成，治疗糖尿病视网膜病变。此外经ATV处理后的Exo-lncRNA-H19以及MIF处理的Exo-NEAT1丰度提高，并分别通过靶向miR-675↑和miR-221-3p↓/SIRT2↑，促进VEGF、IAM-1的活化和减轻Dox诱导的心肌细胞衰老。

       第二，脂肪来源间充质干细胞（ADMSCs）-Exo-lncRNAs逆转卒中后心肌细胞衰老和凋亡并促进神经修复。低氧诱导的ADMSCs-Exo-IncRNAMALAT1通过调节miR-92a-3p↓/ATG4a↑轴来改善线粒体代谢，Exo-lncRNA-SNHG9则通过NF-κB↓/TRAND↓途径抑制内皮细胞凋亡，从而调节炎症。MIF还可诱导ADMSC-Exo细胞表达lncRNA-NEAT1从而通过miR-142-3p↓/FOXO1↑途径阻止H2O2诱导的心肌细胞凋亡，同时调节氧化应激，保护神经免受损伤。lncRNA-MALAT1可促进PKCδII的选择性剪接，通过诱导SRSF2的募集来增加神经元的存活率，从而减少中风带来的整体长期负担。

       第三，脐带血间充质干细胞（UCMSCs）-Exo-lncRNAs改善H/R和心肌衰老损伤。hUMSCs-Exo-lncRNA-UCA1可通过miR-143↓/Bcl-2↑/Beclin-1↓促进心脏微血管内皮细胞的增殖、侵袭、迁移，并抑制缺氧引起的凋亡和自噬。而lncRNA-MALAT1则可通过NF-κB/TNF-α↓途径预防衰老所致的心功能障碍。

       第四，胎盘间充质干细胞（PMSCs）-Exo-lncRNA作为治疗靶点。PMSCs-Exo-lncRNA在心肌治疗中显示出血管生成和抗炎潜力，同时还能调节肠道菌群，分析结果提示其在转录水平上具有多种功能，极有望成为心肌梗死治疗的潜在靶点。

       第五，牙龈间充质干细胞（GMSCs）-Exo-lncRNA对视网膜缺血/再灌注损伤时神经的保护作用。GMSCs极易从牙周组织中获取，lncRNA-MEG3在TNF-α的刺激下在GMSCs-Exo中过表达，并可通过lncRNA-MEG3↑/miR-21-5p↑轴减轻高眼压引起的小鼠视网膜I/R损伤,这是治疗青光眼和其他视网膜神经炎性疾病的潜在靶点。

       第六，心血管祖细胞（CVPCs）和内皮祖细胞（EPC）-Exo-lncRNAs作为治疗心血管疾病的策略。在低氧预适应Exo中过表达lncRNA-MALAT1可增加缺氧和糖原剥夺损伤的新生大鼠心肌细胞(NRCM)的活力，这通过靶向miR-497得以实现。Exo-lncRNA-p21可以激活SESN2/AMP)/TSC2通路，并通过促进P53的转录活性来增强自噬以防止AngII诱导的EPC损伤，此外，SIRT1作为lncRNA在EPC中的过度表达上调了SIRT1的表达，抑制miR-22抑制了EPC的衰老，促进了EPC的增殖和迁移。lncRNA GUSBP5-AS通过miR223-3p↓/FOXO1/AKT↑途径调节FGF-2和MMP2/9的表达，从而调节血管生成以及内皮祖细胞的增殖和归巢能力。因此，CVPCs和EPCs-Exo-lncRNA可作为血管内皮细胞修复的潜在治疗靶点。

       第七，其他来源的Exo-lncRNA作为心血管疾病的潜在靶点。靶向lncRNAExo-lncRNA-RNCR3在人脐静脉内皮细胞中可以通过靶向miR-185-5p↓/KLF2↑轴来调节内皮细胞和血管平滑肌细胞(VSMC)的功能障碍，氧化低密度脂蛋白处理的人脐静脉内皮细胞高表达Exo-LINC01005，它可以调节miR-128-3p↓/KLF4↑轴，促进VSMC的增殖和迁移，而来源于人急性单核细胞白血病细胞系(THP-1)的lncRNA-GAS5可通过上调P53、Caspase3、Caspase7和Caspase9的表达来减少HUVECs的凋亡，它们均参与了动脉粥样硬化的发生发展。另外，人心肌细胞的ExolncRNA-ZRAS1可通过miR-4711-5p↓/Wnt4/β-catenin↑信号通路促进心肌纤维化，低氧诱导心肌细胞高表达Exo-lncRNA-AK139128可抑制心脏成纤维细胞(CFs)的增殖和迁移，通过增加Bcl-2的水平而降低Bax的表达促进CFs的凋亡，而在内皮细胞高表达的Exo-LINC00174可通过SRSF1↑/P53↓/Myocardin↓/AKT/AMPK↓信号通路抑制CMS的凋亡、空泡和自噬，Exo-lncRNA-ANRIL的表达增加，而ATG5可以通过沉默ANRIL或上调miR-181b在CMs中的表达降低，从而逆转心肌细胞的自噬作用，这些研究为心肌梗死的干预提供了参考，以获得良好的治疗效果。此外，在低氧条件下，AC16 CMs表达高水平的lncRNA-HCG15，它通过NF-κB/p65↑和p38↑途径刺激C57BL/6J小鼠的细胞凋亡，释放炎症因子，抑制细胞增殖，加重I/R损伤。总之，这样的研究可能为心血管疾病的早期诊断和靶向治疗提供新的方向。

       最后，文章总结了成体干细胞衍生的Exo-lncRNA面临的挑战并提出潜在改善策略。需要更多的临床前研究、利用其他药物递送系统（如红细胞膜）和通过细胞工厂的方法能够克服存在稳定性、安全性不良、功能机制不明和疗效低的可能性。切向流过滤（TFF）技术用于大规模生产lncRNA可有望解决临床上的大量需求，同时建立和完善公共数据库将有助于解决稀缺的lncRNA序列的局限性，减少混淆并提高便利性。鉴于ADMSC具有极其丰富的产量，且能抑制体内肿瘤的生长，并且ADMSC-Exo结合外源性因素具有很好的治疗效果，研究人员认为，ADMSCs-Exo-lncRNA将在心血管疾病治疗的临床翻译中脱颖而出。

       总之，这些结果充分证明了成体干细胞衍生的Exo-lncRNA可以应用于广泛的临床诊断和应用。该项工作得到国家自然科学基金项目(No. 51901160、81873466)，浙江省自然科学基金项目(LY22H020005)，中国科学院大学启动基金(wiucasqd2021017)，温州医科大学基础科研基金资助项目(KYYW201907)和温州市科技局项目(Y2020201)的支持。

参考文献：

Ma J, Lei P, Chen H, Wang L, Fang Y, Yan X, Yang Q, Peng B, Jin L, Sun D. Advances in lncRNAs from stem cell-derived exosome for the treatment of cardiovascular diseases. Front Pharmacol. 2022 Sep 6;13:986683. doi: 10.3389/fphar.2022.986683. PMID: 36147326.

Affiliations:

1、Institute of Life Sciences & Biomedical Collaborative Innovation Center of Zhejiang Province, Wenzhou University, Wenzhou, China.

2、Department of Pharmacy, Chinese-American Research Institute for Diabetic Complications, Wenzhou Medical University, Wenzhou, China.

3、Wenzhou Institute, University of Chinese Academy of Sciences, Wenzhou, China.

原文链接：https://doi.org/doi: 10.3389/fphar.2022.986683