一、研究背景
随着全球人口老龄化加剧，心血管疾病已成为老年人死亡的主要原因。衰老过程中心脏组织会发生一系列变化，如纤维化、瓣膜退化、钙化、心肌细胞肥大、传导系统退化以及细胞衰老相关改变等，这些变化导致心力衰竭、主动脉瓣狭窄等疾病的发病率不断上升，给社会和家庭带来沉重的负担。
传统的治疗方法在应对心脏衰老相关疾病时效果有限，因此，寻找新的治疗策略迫在眉睫。近年来，干细胞疗法在再生医学领域备受关注，尤其是基于旁分泌机制的细胞外囊泡（EVs）疗法，被认为具有巨大的治疗潜力。其中，小细胞外囊泡（sEVs）作为细胞间通讯的重要介质，携带多种蛋白质、核酸和脂质，可能在调节心脏衰老过程中发挥关键作用。本研究旨在探讨年轻脂肪干细胞来源的小细胞外囊泡（ADSC-sEVs）对老年小鼠心脏衰老相关变化的影响，为治疗心脏衰老相关疾病提供新的思路和方法。该研究成果发表在《Stem Cell Research 》上。
二、研究方法
本研究中，西班牙巴伦西亚大学等机构的研究人员，选取 C57BL/6J 小鼠作为实验对象，严格遵循相关动物实验伦理规范开展研究。实验小鼠被分为年轻组、老年对照组（注射 PBS）和老年实验组（注射 ADSC-sEVs）。研究人员从 3 - 6 个月龄小鼠腹股沟脂肪垫中分离出间充质干细胞（MSCs），即脂肪干细胞（ADSCs），对其进行培养和鉴定。随后，通过差速超速离心法从 ADSC 培养上清中分离出 sEVs，并利用透射电子显微镜、免疫金标记等技术对 sEVs 进行表征。
在功能检测方面，研究人员运用超声心动图评估小鼠心脏功能，通过测量左心室后壁厚度、左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心室收缩末期内径（LVESD）等参数，计算缩短分数（FS），评估心脏收缩功能；通过测量脉冲多普勒的左心室充盈峰值 E 波速度、峰值 A 波速度，计算 E/A 比值，评估心脏舒张功能。同时，进行跑步机耐力测试，评估小鼠整体身体耐力。在组织学和分子生物学检测方面，对心脏组织进行组织学染色（如苏木精 - 伊红染色、天狼星红染色）和免疫荧光染色，观察心脏组织结构和细胞标志物的变化；采用高效液相色谱法（HPLC）检测脂质过氧化水平，通过免疫印迹法检测蛋白质氧化水平，利用酶联免疫吸附测定（ELISA）试剂盒检测白细胞介素 - 6（IL-6）、白细胞介素 - 8（IL-8）等炎症因子水平。此外，研究人员还对心脏组织进行代谢组学分析，以探究心脏代谢谱的变化。
三、研究结果
- ADSC-sEVs 有效抵达老年小鼠心脏：通过对分离的 sEVs 进行表征，发现其直径在 50 - 200nm 之间，呈圆形，且表达 sEVs 的经典标记 CD63。用 PKH26 标记 sEVs 后注射到老年小鼠体内，荧光显微镜观察发现 sEVs 能够被心脏组织摄取，并与心肌细胞纤维共定位，表明静脉注射的 ADSC-sEVs 能够有效到达老年小鼠的心脏。
- ADSC-sEVs 改善老年小鼠心脏衰老相关功能参数：超声心动图结果显示，老年小鼠心脏的左心室后壁厚度随年龄增加而增加，而 ADSC-sEVs 治疗可使其降低；老年小鼠心脏的舒张功能下降，表现为峰值 E 波速度增加、峰值 A 波速度降低、E/A 比值增大（>2），ADSC-sEVs 治疗部分逆转了这一趋势，显著降低了峰值 E 波速度，E/A 比值也有降低趋势。跑步机耐力测试发现，年轻小鼠的表现优于老年小鼠，雌性老年小鼠接受 ADSC-sEVs 治疗后耐力增加，而雄性小鼠未观察到显著变化，表明 ADSC-sEVs 对小鼠耐力的影响存在性别差异。
- ADSCs-sEVs 减轻老年小鼠心脏的年龄相关组织学改变：测量心脏重量与体重的比值发现，接受 ADSC-sEVs 治疗的老年小鼠心脏重量比对照组更低。天狼星红染色结果显示，老年小鼠心脏纤维化组织增加，而 ADSC-sEVs 治疗显著减少了纤维化组织。通过 CD31 免疫染色评估血管生成，发现老年小鼠心脏中 CD31⁺面积减少，而接受 ADSC-sEVs 治疗的小鼠心脏中 CD31⁺面积增加，表明 ADSC-sEVs 具有促血管生成作用。
- 年轻 ADSCs-sEVs 部分逆转老年小鼠心脏衰老的细胞和分子标志物：老年小鼠心脏组织中脂质过氧化（以丙二醛 MDA 水平衡量）和蛋白质氧化（以蛋白质羰基化水平衡量）水平较高，ADSC-sEVs 治疗降低了这些氧化损伤标志物的水平。老年小鼠心脏中促炎因子 IL-6 和 IL-8 水平增加，T 细胞（CD3⁺）浸润增多，ADSC-sEVs 治疗显著减弱了这些炎症反应。细胞衰老标志物 Lamin B1（LMNB1）在老年小鼠心脏中的比例降低，DNA 损伤标志物 γH2AX 水平增加，ADSC-sEVs 治疗使 LMNB1⁺细胞比例有增加趋势，降低了 γH2AX 水平。
- ADSC-sEVs 治疗使老年小鼠心脏代谢组转变为年轻状态：代谢组学分析发现，与老年对照组相比，年轻小鼠和接受 ADSC-sEVs 治疗的老年小鼠心脏代谢组具有显著相似性。老年小鼠心脏倾向于积累与线粒体代谢和脂肪酸氧化相关的代谢物，如乙酰辅酶 A（Acetyl-CoA）相关代谢物、GMP、AMP、CMP、UMP 和短链酰基肉碱等，而年轻小鼠心脏中肌肽、鹅肌肽和长链酰基肉碱浓度较高。ADSC-sEVs 治疗后，老年小鼠心脏代谢物变化趋势与年轻小鼠更为相似，长链酰基肉碱浓度增加，一些与乙酰辅酶 A 相关的代谢物下调。
四、研究结论与讨论
本研究表明，系统递送的 ADSC-sEVs 能够增强老年小鼠与衰老和射血分数保留的心力衰竭（HFpEF）相关的心脏功能参数，改善心脏结构和分子参数，包括减轻纤维化、促进血管生成、减少细胞衰老、减轻炎症和氧化应激，并且使心脏代谢组转变为年轻状态。这些结果为 EVs 在治疗衰老和心血管疾病方面的应用提供了进一步的证据，ADSC-sEVs 有望成为一种新型的、非侵入性的治疗策略，用于缓解心脏衰老相关的功能衰退。
然而，目前研究仍存在一些局限性。例如，研究仅分析了治疗后一个月的效果，ADSC-sEVs 影响的持久性尚不清楚，需要进一步开展长期随访研究，评估重复或持续干预的必要性。此外，ADSC-sEVs 是全身递送的，其作用可能不仅局限于心脏组织，未来研究应探索不同组织之间的相互作用，以及 ADSC-sEVs 或其他间充质干细胞来源的 sEVs 在对抗年龄相关心血管疾病中的潜在机制和转化应用。总之，本研究为心脏衰老相关疾病的治疗开辟了新的方向，为后续研究奠定了重要基础。
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