外泌体在肌少症中的研究进展

罗彬 崔檬 冯婷婷 王佳贺

随着医疗技术水平的提升以及信息化的发展，人类的生存期逐渐延长，老年人口比例也在逐渐增大。肌少症(sarcopenia)是衰老过程中的特征表现之一[1]，肌少症主要表现为肌肉质量和力量的减少，是老年医学研究的热门话题。肌少症使老年人面临更多健康相关的负面事件，如：残疾、生活不能自理、高住院率，甚至死亡[2]。肌少症还和老年人呼吸系统疾病[3]、心脏疾病[4]、消化系统疾病[5]、肾脏疾病[6]、衰弱状态等密切相关。但是国内肌少症的流行病学数据较少，其诊断尚无统一标准。目前我国对于肌少症的诊断大多借鉴于西方国家，诊断方法缺少特异性和敏感性。

外泌体(exosomes)是一种小的、膜包裹的细胞外囊泡，直径30～100 nm[7]。外泌体内含有大量的蛋白质、mRNA、miRNA和一些非编码RNA[如长链非编码RNA(lncRNA)、环状RNA(circRNA)]等。通过细胞间的通信，外泌体中的生物活性物质可起到调节基因表达、改变受体细胞功能、参与生理或病理过程等作用[8]。参与病理生理活动相关的特异性生物活性物质使外泌体有机会成为肌少症的特异性生物标志物，在肌少症的诊断和治疗中发挥作用。本文将从外泌体在肌少症诊治过程中的应用进行综述。

1 外泌体的概述

1.1 外泌体的简述 在20世纪80年代，外泌体被认为是绵羊网织红细胞成熟过程中的一种细胞废物[9]。近年来，研究者们逐渐认识到了外泌体的复杂性，外泌体研究也成为了热门方向。在哺乳动物中，几乎所有类型的细胞都可以释放外泌体，无论是正常细胞还是病理细胞。外泌体在体液中相对稳定，不易被降解，可存在于血液、尿液、唾液、滑液、母乳、羊水、鼻分泌物、支气管肺泡灌洗液、胸腔腹腔积液中[10]。外泌体携带的内容物可以反映亲代细胞的生理或病理状况，特别是不同的疾病状态或疾病发展的不同阶段[11-12]。因此，外泌体具有作为疾病诊断的生物标志物的潜力。

1.2 外泌体的检测 外泌体中包含了病理生理过程中丰富的生物信息，对外泌体的提取、鉴定和量化技术是外泌体研究的基础。外泌体的主要提取方法包括超速离心、免疫吸附、超滤、尺寸排阻色谱法、沉淀法、基于微流控的分离技术等[13]，这些分离技术或是价格昂贵，或是提取纯度不高、耗时耗力，无法在经济、提取效率以及提取的灵敏度和特异度上取得平衡。提取出的外泌体需要经过外泌体及其内容物的鉴定分析才有意义。此外，外泌体定量的方法和标准也需要进一步达成共识，这对外泌体作为生物标志物应用于临床有重要的意义[14]。

1.3 外泌体在疾病治疗中的应用 外泌体具有体积小、稳定性好、有生物活性和特异性靶向等特点，使其成为一种天然的释放系统。他可以避免降解，直接将外泌体中的物质传递到靶细胞内[10, 15]，这就使得外泌体应用于靶向治疗成为可能。相比于传统的靶向治疗药物运输载体(如病毒、质粒等)，外泌体药物运载系统具有低免疫原性、高生物相容性、低毒性和可跨血脑屏障等特征[16-17]，是很有前景的治疗方法。目前已有大量研究显示，可应用外泌体作为运输载体运送化疗药物，靶向治疗肿瘤疾病[17-18]。

2 外泌体在肌少症诊治过程中应用的可能性

2.1 外泌体在肌少症诊断中应用的可能性 欧洲老年骨骼肌减少症工作组(EWGSOP)提出的肌少症诊断和评估方法，目前已被广泛采用[19-20]。肌少症的诊断基于骨骼肌质量和力量的减少，以及活动能力的下降。2018年，EWGSOP2更新了骨骼肌减少症的定义和诊断指南，将骨骼肌肌力的降低作为最初最有特征的表现[21]。Malmstrom等[22]提出的SARC-F问卷现被广泛应用于肌少症筛查，此外SARC-CalF问卷、Ishii评分问卷等也可作为肌少症的筛查手段。EWGSOP2指南中指出，肌肉力量可以通过握力或椅立测试来测量，骨骼肌质量可以通过双能X射线骨密吸收仪(DXA)、CT或MRI等来评估[21]。有研究表明，测量小腿围可预测老年人的运动能力和生活质量，在没有其他肌肉质量诊断方法可用时，小腿围可作为一种评价指标[23]。

然而上述肌少症的诊断及评估方法均无很好的灵敏度或特异度[24]，到目前为止，还没有被普遍接受的方法来诊断肌少症，发现新的生物标记物对早期识别肌少症极为重要[25]。

外泌体在细胞间的通信中起着重要的作用[26]，参与各种生理病理活动。在探索肌少症的过程中，有研究指出肌少症的病理生理过程包括了从肌肉的特异性线粒体功能障碍到系统性改变(如炎症和氨基酸代谢异常)等多个复杂过程[27-29]。一种来源于线粒体的细胞外囊泡被发现与轻微炎症和氨基酸代谢异常有关，即线粒体衍生的小泡(MDVs)，他让生物系统之间产生了联系[30]。研究发现，衰老细胞面临形态和功能重塑时，表现为衰老相关分泌的表型(SASP)，衰老细胞释放的外泌体有其特征性的标志，由此可以追踪到原始的衰老细胞[31-32]。可见在肌少症病理生理过程中，会有特异性外泌体的释放，如果能有效监测这些特异性外泌体，将给肌少症的诊断提供另一种思路。

2.2 外泌体在肌少症治疗中应用的可能性 肌少症的治疗措施主要有运动干预和营养干预，目前还没有药物专用于肌少症的治疗。运动治疗方式主要包括抗阻力运动和有氧运动[33]，营养干预主要是补充必须氨基酸，增加优质蛋白的摄入等。目前虽然有很多关于肌少症药物治疗的研究，如雄激素、生长激素、维生素D等，但都只能延缓肌少症的进展，尚无从分子机制层面应用于肌少症治疗的药物。

研究发现在运动过程中，肌肉细胞释放出的细胞外囊泡，可能对整个机体的稳态发挥作用，从而调节肌肉的收缩[34]，运动和外泌体释放之间的联系也支持了外泌体在肌肉再生中起关键作用的假设[35]。最近一项研究提出，肌肉释放的外泌体进入血液中，可能在肌肉再生中发挥重要作用。这为防止肌肉流失开辟了一个新的研究领域，他假设外泌体作为蛋白质、信使RNA(mRNA)、微小RNA(miRNA)和其他非编码RNA的载体在骨骼肌再生和发育中发挥重要作用，并在小鼠的肌肉损伤模型中，发现人类骨骼肌成肌细胞来源的外泌体含有各种信号分子，可促进肌肉再生[36]。外泌体中的特定miRNA或其他调节因子可能是诊断和治疗疾病的有效生物标志物。此外，外泌体也可能作为药物载体用于骨骼肌肉系统的调节。

3 小结

近年来，由于外泌体能够反映包括衰老在内的病理生理状态的特点，在疾病的诊断和治疗中可能具有重要的价值，相关研究成为了热点。外泌体作为载体可以增加骨骼肌损伤后的肌肉再生，改善肌肉蛋白合成，这为外泌体治疗肌少症的研究方向提供了支持依据，但是仍然需要考虑大规模生产和分离、长期储存、体内稳定性、组织特异性给药策略等问题。总之，外泌体为肌少症的诊断、治疗提供了新的思路，但仍然需要大量的研究来支持这一假设。