恩格列净预处理的BMSC外泌体通过增强ATAD3A/PINK1依赖性线粒体自噬减轻心肌缺血再灌注损伤

《Stem Cell Research & Therapy》：Empagliflozin-pretreated BMSC exosomes attenuate myocardial ischemia-reperfusion injury by enhancing atad3a/pink1-dependent mitophagy

本研究针对心肌缺血再灌注损伤(MIRI)治疗瓶颈，探讨了恩格列净(EMPA)预处理的骨髓间充质干细胞(BMSC)外泌体(EMPA-EXO)的疗效机制。研究发现EMPA通过调控Alix/nsmase2/RAB27a显著提升外泌体产量，并通过上调ATAD3A激活PINK1/PARKIN通路促进线粒体自噬，在体内外实验中均展现出优于普通外泌体(EXO)的心肌保护作用，为优化干细胞外泌体疗法提供了新策略。

　　

当心脏血管突然堵塞又疏通，反而会造成更严重的心肌损伤——这种被称为心肌缺血再灌注损伤(MIRI)的医学难题，一直是心血管领域的治疗瓶颈。尽管再灌注治疗是临床标准方案，但随之而来的离子失衡和活性氧(ROS)爆发反而会加剧心肌细胞死亡。现有药物不仅疗效有限，还可能引发出血、肝毒性和心律失常等风险，迫使科学家不断探索新的治疗策略。

间充质干细胞(MSC)因其强大的旁分泌功能成为再生医学的明星细胞，而外泌体作为其关键信号载体，可通过抗凋亡、抗炎和促血管生成等多途径保护心脏。然而天然外泌体存在产量低、疗效不稳定等局限。近年来，药物预处理策略为优化外泌体疗法带来曙光，钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂(SGLT2i)类降糖药在心力衰竭、缺血性心肌病等领域展现出的心血管保护作用，尤其令人瞩目。

在此背景下，西南医科大学附属医院的研究团队在《Stem Cell Research & Therapy》发表最新研究，创新性地将恩格列净(EMPA)与外泌体疗法相结合。他们发现经EMPA预处理的骨髓间充质干细胞(BMSC)分泌的外泌体(EMPA-EXO)不仅能大幅提升产量，更通过激活ATAD3A/PINK1依赖性线粒体自噬通路，在心肌缺血再灌注损伤模型中展现出卓越的治疗效果。

关键技术方法包括：通过透射电镜(TEM)和纳米颗粒跟踪分析(NTA)表征外泌体特性；建立小鼠心肌缺血再灌注(MIRI)模型和细胞缺氧复氧(H/R)模型；采用心肌内注射方式递送外泌体；通过超声心动图评估心功能；运用蛋白质印迹(Western blot)、免疫荧光和TUNEL染色等技术检测细胞凋亡与线粒体自噬相关蛋白表达；采用流式细胞术定量分析细胞凋亡率。

EMPA增强BMSC外泌体生物合成

研究团队首先通过透射电镜观察到EMPA-EXO与普通EXO均呈现典型球状形态，纳米颗粒追踪显示EMPA预处理使外泌体产量从6.9×10⁷颗粒/毫升提升至9.7×10⁷颗粒/毫升。机制探宄发现，EMPA通过显著上调外泌体生物发生关键调控因子Alix、nSMase2和RAB27a的表达，从而促进外泌体分泌。

EMPA-EXO减轻心肌细胞H/R损伤

在细胞实验中，EMPA-EXO展现出比EXO更强大的保护作用：显著提升细胞活力、降低乳酸脱氢酶(LDH)释放、减少活性氧(ROS)生成。凋亡检测显示EMPA-EXO能更有效下调促凋亡蛋白BAX、上调抗凋亡蛋白Bcl-2，并将晚期凋亡细胞和总凋亡细胞比例降至更低水平。

EMPA-EXO改善心肌缺血再灌注损伤

动物实验结果表明，虽然两种外泌体均能改善心功能参数，但EMPA-EXO在提升左室射血分数(LVEF)和左室短轴缩短率(LVFS)方面显著优于EXO。组织学分析显示EMPA-EXO能更有效减轻炎症细胞浸润、心肌水肿和纤维排列紊乱。TTC染色和TUNEL检测进一步证实EMPA-EXO组心肌梗死面积和细胞凋亡率均最小。

EMPA-EXO通过ATAD3A/PINK1通路促进线粒体自噬

研究首次发现ATAD3A在MIRI模型中表达下调，且与PINK1表达呈正相关。通过siRNA敲低实验证实ATAD3A确实调控PINK1表达。外泌体治疗能显著上调ATAD3A表达，进而激活PINK1/PARKIN通路，促进线粒体自噬关键指标LC3II/LC3I升高和P62降解。透射电镜直接观察到EMPA-EXO组心肌细胞内自噬体明显增多，线粒体形态改善最为显著。

这项研究不仅证实了EMPA预处理可作为一种高效、临床可行的外泌体产量提升策略，更揭示了ATAD3A/PINK1轴在MIRI中线粒体自噬调控的新机制。相较于生物因子预处理，药物预处理更具临床转化潜力。研究结果拓展了SGLT2i心血管保护作用的新维度，为干细胞外泌体疗法的标准化和优化提供了重要理论依据。虽然研究在外泌体具体组分解析等方面存在局限，但无疑为缺血性心脏病的治疗开辟了新的药物-细胞联合治疗范式。