文献解读|J Nanobiotechnology（9.429）源于人心球衍生细胞的心脏靶向外泌体提高了心肌肥大的治疗效果

首先，作者对基因工程制备的HHP-EXO进行表征，与对照组CON-EXO进行比较，二者都显示球形、杯状结构，粒径均在100nm左右；WB验证二者表面均表达CD9、Alix、TSG101标志性蛋白（图1A-B）。为了验证归巢肽能否展示在EXO表面，作者制备FLAG-EXO与CON-EXO，通过免疫共沉淀实验得出只有FLAG-EXO能观察到CD9、Alix、TSG101目标条带，因此推断出HHP可以展示在EXO表面。

图1 外泌体的表征

作者分别验证了HHP-EXO在体内、外靶向心肌细胞的能力。体外实验：将DiI标记的HHP-EXO与NRCMs细胞孵育24h，共聚焦和流式实验均证明HHP-EXO能被NRCMs细胞高效摄取（图2D-F）；体内实验：将CM-DiI标记的HHP-EXO尾静脉注射至小鼠，24h后收集心、肝、脾、肺、肾，IVIS成像观察外泌体的在体内的器官分布情况，结果显示HHP-EXO在心脏的荧光值是CON-EXO的两倍（图3A-B），而肝脏、肾脏、肺、脾脏部位的荧光强度都是相似的。以上结果证明，HHP-EXO在体内、外均能高效靶向心肌细胞。

图2 HHP-EXO的细胞靶向

图3 HHP-EXO的器官靶向

为了研究HHP-EXO在TAC诱导的心肌肥大小鼠中的治疗潜力，将HHP-EXO与CON-EXO分别在第8、10、12、14、16、18、20天尾静脉注射给小鼠，评估注射前后的心脏功能，与CON-EXO相比，HHP-EXO能明显改善TAC减少的左心室射血分数(LVEF)、左心室部分缩短(LVFS)；与PBS治疗相比，左心室收缩期末容积(LVV.s)(图4B)舒张期左心室前壁厚度(LVAW.d)和收缩左心室前壁厚度(LVAW.s)(图4C)在CON-EXO治疗的TAC小鼠中略有改善，但在HHP-EXO治疗的TAC小鼠中有显著改善。这些结果表明，靶向心脏的HHP-EXO显著提高了心肌肥大的治疗效果。

另外，左心室肥厚(LVH)被认为是高血压引起的器官损伤的生物标志物；Ang II和NT-proBNP的血清水平是心衰和重构的标志。因此，作者分别分析TAC小鼠处理后的右颈动脉平均血压(MBP)、Ang II和NT-proBNP的血清水平、肺湿/干重比指标，结果显示HHP-EXO处理后，能明显降低MBP、Ang II和NT-proBNP的血清水平及肺湿/干重比，说明HHP-EXO能明显改善TAC小鼠的心功能。

图4 HHP-EXO改善心功能

通过分析小鼠的心脏形态、横切面、心室组织学，HHP-EXO处理的小鼠其心脏大小比未处理的小；心室横切面显示，HHP-EXO组TAC小鼠左心室壁厚显著降低；Masson染色显示，PBS组TAC小鼠左心室血管周和心肌间质纤维化增加，而CON-EXO或HHP-EXO组TAC小鼠左心室血管周和心肌间质纤维化减少（图5A-C）。同时，通过评估心肌纤维化的标志基因Col1a1、Col3a1、Fn1和Ctgf,发现HHP-EXO组和CON-EXO组均能显著降低以上基因的表达水平。这些结果表明，HHP-EXO和CON-EXO均可改善TAC诱导的心肌纤维化（图5D）。

图5 HHP-EXO改善TAC诱导的心肌肥大和心肌纤维化

为了研究HHP-EXO治疗效果的作用机制，作者分别分析了小鼠心肌组织中与心肌肥大相关的信号分子β-MHC、 BNP、GP130、p-ERK1/2、p-AKT和p-STAT3，在PBS组中以上信号分子的蛋白表达水平均明显上调，而HHP-EXO组能降低上升的蛋白水平，但CON-EXO只能降低β-MHC、 GP130、p-STAT3的蛋白水平，说明HHP-EXO通过抑制β-MHC、 BNP、GP130、p-ERK1/2、p-AKT和p-STAT3而缓解TAC诱导的心肌肥大。

图6 HHP-EXO改善TAC诱导的心肌肥大的作用机制

一般认为外泌体包裹的miRNAs在细胞间通信中起着重要作用，而miRNA-148a是CDCs的外泌体中最丰富的信号分子之一，有报道称miRNA-148a通过下调GP130-STAT3信号通路保护心脏免受压力过载诱导的收缩功能障碍。因此，作者进一步研究了miRNA-148a是否在HHP-EXO治疗TAC诱导的心肌肥大中起关键治疗作用，结果显示miRNA-148a通过下调GP130，而抑制STAT3、ERK1/2和AKT信号通路，最终实现HHP-EXO对心肌肥大的保护作用。