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锻炼身体可以增强体魄、改善心肺功能。运动锻炼除了降低心血管危险因素外，还可以直接预防心肌缺血或再灌注损伤，并且与心脏病发作后的存活率的提高有关。然而，运动所提供的心脏保护的潜在机制仍不清楚。近日，来自空军军医大学高峰、王立锋课题组的研究人员发现，长期运动衍生的循环外泌体传递心脏保护信号，并且外泌体miR-342-5p作为一种新的心脏保护信号参与预防心肌缺血再灌注损伤。该研究发表于Circulation Research杂志上（IF 15.211）。
众所周知，适当的运动会为心肺功能带来益处。运动锻炼不仅可以降低心血管疾病的危险因素，还可以提供直接的内源性心血管保护效果。然而，运动对心脏的保护作用的潜在机制仍不清楚。此前的研究中认为，运动介导的心脏保护的机制包括心肌细胞的内在变化（如细胞抗氧化能力增强、线粒体表型改变）以及心肌系统中的肌肉介导的代谢和抗炎作用。据报道，肌萎缩的肌肉组织衍生的分子具有旁分泌和内分泌作用，因此肌肉来源的因素成为了关注焦点。然而，运动锻炼过程中肌肉细胞因子的性质和作用机制的仍不清楚。
外泌体是由大多数细胞类型分泌的小的（30-100nm）内源性囊泡，通过包括蛋白质、mRNA和非编码RNA（如miRNA）在内的多种信号分子的传递在介导细胞间通讯和器官之间的通讯中发挥重要作用。外泌体已成为促进细胞间通讯和介导干细胞在心血管系统中的治疗效果的新元素。据报道，从缺血性小鼠后肢分离的微囊泡注射到天然缺血性肢体中时可促进血管生成。研究表明，外泌体可以作为远端缺血诱导的心脏保护因子的载体。据报道，在进行一次运动或训练后，体循环中的外泌体立即增加，并且这些外泌体可能参与运动介导的适应过程。这些研究结果表明，运动诱导外泌体释放到循环中可能在运动赋予的心血管益处中发挥作用。鉴于循环外泌体反映了身体的生理和病理生理状况，并且数量惊人，每毫升血液中大约为10的10次方，因此有必要探索运动锻炼来源的循环外泌体在心脏保护中的功能效应，特别是外泌体的作用。
研究人员从运动后和不运动的志愿者的血浆中、进行4周游泳运动或不运动的大鼠中分离了循环外泌体。结果发现与不运动的对照大鼠相比，运动后24小时大鼠的总循环外泌体水平并没有显著变化。然而，来自运动大鼠的分离的血浆外泌体对心肌缺血和再灌注损伤带来显著保护作用。 miRNA测序结合RT-PCR反应验证鉴定了来自运动大鼠循环外泌体的12种差异表达的miRNA，其中miR-342-5p是最有效的心脏保护分子。重要的是，在运动训练的人类志愿者中也观察到心脏保护作用和外泌体miR-342-5p的升高。此外，抑制miR-342-5p显著减弱了运动来源的循环外泌体对缺氧/复氧心肌细胞的保护作用。通过腺相关病毒介导的基因递送对miR-342-5p进行体内心脏特异性抑制，发现miR-342-5p的抑制减弱了运动在心肌缺血再灌注大鼠中的心脏保护作用。在机制上，miR-342-5p通过靶向Caspase 9和Jnk2抑制缺氧/复氧诱导的心肌细胞凋亡，还可通过靶向磷酸酶基因Ppm1f增强Akt相关信号转导。此外，运动训练或层流剪切应力直接增强了内皮细胞中miR-342-5p的合成。
该研究结果揭示了一种新的内源性心脏保护机制，长期运动使体内产生的循环外泌体通过外泌体miR-342-5p能够保护心脏免受心肌缺血再灌注损伤。
参考文献：Hou Z, Qin X, Hu Y, Zhang X, Li G, Wu J, Li J, Sha J, Chen J, Xia J, Wang L, Gao F. Longterm Exercise-Derived Exosomal miR-342-5p. Circ Res. 2019 Apr 26;124(9):1386-1400.
