慢性肾脏病(CKD)通过血管平滑肌细胞(VSMC)的表型转换加速血管钙化。近日，发表在Circulation Research杂志上的一篇文章研究了在肾脏和VSMC之间循环的小细胞外囊泡(sEV)的作用，并发现了相关的sEV传播的microRNA(miRNA)及其生物信号通路。
在过去的几十年里，全球受心血管疾病(CVD)影响的人口有所增加。CVD与过早死亡发病率和高经济负担有关，是大多数族群的主要死因。2019年估计有1790万人死于CVD，占全球死亡人数的32%。血管钙化(VC)在CVD发病机制中起着关键作用，其特征是血管中形成磷酸钙晶体。特别是，表型转换血管平滑肌细胞(VSMC)的成骨分化，即它们成骨分化为非收缩性VSMC，对于细胞外基质沉积和基质矿化至关重要。然而，这一过程中涉及的发病机制和关键信号分子尚不完全清楚。此外，血管或瓣膜钙化通常是进行性和不可逆的，尽管最近抗高血压、抗凝血或抗血脂药物取得了进展。因此，全球面临的挑战是无创预测和治疗VSMC和VC的表型转换。
慢性肾脏病(CKD)是一个主要的公共卫生问题，影响着7亿人和近三分之一的老年人。CKD被定义为持续性肾小球滤过率<60mL/min每1.73平方米或尿白蛋白低于肌酐比值≥30mg/g3个月或更长时间。较低的肾小球滤过率与较高的CVD风险相关。相当大比例的CKD患者在达到依赖透析的终末期肾病之前患有CVD或CVD相关死亡。VC是CKD心血管事件的典型病理特征。主动脉或瓣膜钙化，而不是动脉粥样硬化，是CKD患者未来心血管事件的有力预测因子。钙(Ca)和磷酸盐(Pi)与Klotho和成纤维细胞生长因子23(FGF23)的代谢失衡，称为CKD-矿物质骨骼疾病是VC的重要发病机制。治疗CKD矿物质骨疾病是VC的基本治疗策略，但它并不能完全预防或解决VC，尽管出现了口服磷酸盐结合剂或拟钙剂的治疗选择。此外，关于促进肾脏和远程VSMC之间器官间通讯的生物信号知之甚少。
小细胞外囊泡(sEV)是所有细胞自然分泌的内吞来源的膜结合囊泡，浓度>109个囊泡/mL。新兴研究报告了sEV作为药物输送系统载体的潜在应用，尤其是那些源自干细胞的药物输送系统。循环sEV携带和传播信号分子，包括蛋白质、小分子RNA和细胞间的DNA。然而，sEVs在CKD中的组成、生物学功能和病理生理学作用仍不清楚。该研究假设循环sEV传播未表征的生物信号，并在CKD的VC中发挥重要作用。根据本研究的初步调查，CKD啮齿动物模型中的sEV，而不是sEV耗尽的血清，促进了VSMC中的致病性钙沉积。
这项研究确定了在 CKD 模型啮齿动物和人类的循环 sEV 中传播的 microRNA (miRNA) 的转录组学特征，并发现 4 种 miRNA 的缺乏对于 CKD 的 VC 是必不可少的。 计算机靶标分析显示 VEGFA（血管内皮生长因子 A）-VEGFR2 信号转导是 这4种miRNAs的共同靶标，并将这些 miRNAs 鉴定为 VC 预测和治疗靶标的潜在生物标志物。
该研究通过腺嘌呤诱导的肾小管间质纤维化在大鼠和小鼠中建立了CKD模型。当用大鼠CKD血清处理时，A10胚胎大鼠VSMC的培养物显示osterix(Sp7)、骨钙素(Bglap)和骨桥蛋白(Spp1)的钙化和转录增加。sEV，而不是sEV耗尽的血清，加速了VSMC的钙化。中性鞘磷脂酶和sEV的生物发生/释放抑制剂GW4869（每2天2.5mg/kg）的腹膜内给药可抑制高磷饮食下CKD小鼠的胸主动脉钙化。GW4869诱导成骨标记基因的钙化和转录几乎完全恢复。在CKD中，sEV的miRNA转录组显示4种miRNA、miR-16-5p、miR-17~92簇来源的miR-17-5p/miR-20a-5p和miR-106b-5p被耗尽。随着肾功能恶化，它们在来自CKD患者的sEVs中的表达降低。用每种miRNA模拟物转染VSMC可减轻钙化。计算机分析表明，VEGFA（血管内皮生长因子A）是这些miRNA的聚集靶点。研究发现在高磷饮食下CKD小鼠的胸主动脉中VEGFA转录增加了16倍，而GW4869逆转了这一点。用索拉非尼、呋喹替尼、舒尼替尼或靶向VEGFR2的siRNA抑制VEGFA-VEGFR2信号传导可减轻VSMC中的钙化。口服呋喹替尼（每天2.5mg/kg）4周可抑制小鼠主动脉中成骨标记基因的转录。miR-16-5p、miR-17-5p、20a-5p和miR-106b-5p预测腹主动脉钙化的曲线下面积分别为0.7630、0.7704、0.7407和0.7704。
结论：循环sEV的miRNA转录组学特征揭示了它们的病理作用，在CKD驱动的血管钙化中缺乏靶向VEGFA信号的钙化保护性miRNA。这些sEV传播的miRNA是血管钙化的潜在生物标志物和治疗靶点。
参考文献：
Koide T, Mandai S, Kitaoka R, Matsuki H, Chiga M, Yamamoto K, Yoshioka K, Yagi Y, Suzuki S, Fujiki T, Ando F, Mori T, Susa K, Iimori S, Naito S, Sohara E, Rai T, Yokota T, Uchida S. Circulating Extracellular Vesicle-Propagated microRNA Signature as a Vascular Calcification Factor in Chronic Kidney Disease. Circ Res. 2023 Jan 26. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.122.321939. PMID: 36700539.
