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本文聚焦细胞外囊泡（EVs）在心血管细胞分化中的作用。研究发现其可通过 “细胞表型同步（PSyC）” 和 “直接细胞间囊泡交换（DIVE）” 机制影响分化。这为再生医学、疾病建模和治疗干预提供新思路，值得深入研读。
细胞外囊泡（EVs）概述
细胞外囊泡（EVs）是细胞释放的无细胞核的膜结合囊泡，根据大小、生物发生和释放途径的差异，主要分为外泌体、微囊泡和凋亡小体。外泌体由内体膜向内出芽形成腔内囊泡（ILVs），多泡体（MVB）与质膜融合后释放外泌体，直径约 50 - 150nm；微囊泡直接从活细胞质膜衍生，直径约 100 - 1000nm；凋亡小体则是死亡细胞膜出芽形成，直径在 100 - 5000nm。
EVs 能够包裹核酸（如 mRNA、microRNA、DNA）、蛋白质、脂质甚至细胞器（如线粒体）。这些内容物作为信号货物，主要通过内吞作用传递到受体细胞，进而促进多种信息交换，影响细胞的各类生物学过程 。
EVs 在发育和分化中的作用
众多研究表明，EVs 在胚胎发育和细胞分化中扮演重要角色。例如，神经元来源的 EVs 可促进干细胞的神经分化和神经发生；视网膜祖细胞和神经干细胞来源的 EVs 参与视网膜和神经分化；EVs 还参与早期胚胎发生和多种形态发生过程。
在心肌细胞分化方面，研究证实成纤维细胞或分化中的胚胎干细胞（ES）来源的 EVs 可促进心肌细胞诱导；心肌细胞来源的 EVs 能增加人间充质干细胞（hMSC）中特定心脏基因，如 GATA 结合蛋白 4（GATA4）、T 盒转录因子（Tbx5）、NK - 2 转录因子相关位点 5（Nkx2.5）和心肌肌钙蛋白 T（cTnT）的表达。此外，EVs 中包装的特定 miRNA，如 miR - 1、miR - 217、miR - 133 和 miR - 21 等，在心肌细胞分化、增殖和肥大中发挥作用。
对于内皮细胞，多数研究集中于其在血管生成方面的作用。EVs 中发现的促血管生成 miRNA，如 miR - 126（作用于 PI - 3 激酶、Akt、Erk1/2）、miR - 21（作用于 VEGF 受体、Akt、MAP 激酶）等；同时，某些 miRNA，如 miR - 92（作用于 Itga5、Sirt - 1）、miR - 106（作用于 Jmjd3、Ripk3）等则抑制血管生成。这些都充分表明 EVs，尤其是其中的 miRNA，在心血管系统中具有重要作用。
EVs 在分化中的新作用：细胞表型同步（PSyC）
研究人员发现了 EVs 在细胞分化中的新功能 —— 细胞表型同步（PSyC）。在多能干细胞分化过程中，激活蛋白激酶 A（PKA）可加快分化速度，使 Flk1 阳性中胚层细胞出现时间从第 4 天左右提前到第 1.5 天左右。
研究人员构建了在强力霉素控制下表达组成型激活形式 PKA（CA - PKA）的 ES 细胞，并将其与野生型 ES 细胞（表达 GFP）共培养。结果发现，野生型细胞会同步分化速度，与分化更快的 CA - PKA 细胞一致。进一步研究表明，分化速度的信息通过 EVs 从 CA - PKA 细胞传递到野生型细胞，且 miR - 132 至少部分介导了这一效应。
PKA 激活后，外胚层、中胚层和内胚层的分化速度均加快，研究主要关注中胚层分化。PKA 激活时，Flk1 等中胚层标记物和 miR - 132 表达增加，miR - 132 被包装进 EVs 并传递到相邻细胞，抑制靶基因 Spry1 和 Rasa1，进而诱导下游 PKA 激活，使相邻细胞重现初始细胞的 PKA 激活状态，这是 PSyC 的潜在机制之一。
实验还发现，向野生型 ES 细胞添加 PKA 激活的 ES 细胞培养上清中的 EVs，或人工将 miR - 132 封装在纳米颗粒中给予靶细胞，均可加速中胚层分化。在小鼠囊胚的体外培养中，添加 PKA 激活的 ES 细胞来源的 EVs 或含 miR - 132 的人工纳米颗粒，可诱导显著的心肌细胞形成。这些结果表明，EVs 和 miR - 132 不仅促进中胚层分化，还能推动心肌细胞（中胚层衍生物）分化，PSyC 可能在心血管细胞分化、再生和重编程中发挥重要作用。
一种新型的囊泡介导的细胞间通讯方式
PSyC 现象在 CA - PKA ES 细胞和野生型 ES 细胞直接接触共培养时发生，若用聚碳酸酯膜隔开则不会诱导，这暗示存在一种依赖细胞直接接触的囊泡通讯方式。
研究人员通过将 CD63 或 CD81 与新开发的高度稳定荧光蛋白 StayGold 融合，实现对囊泡的高时空分辨率成像。活细胞成像发现，相邻细胞间有囊泡高速移动，部分囊泡可在约 10 秒内穿过相邻细胞质膜，且多个囊泡会在数十秒间隔内沿相似路径、穿越几乎相同的质膜位点。基于此，研究人员提出了一种新的细胞机制 —— 直接细胞间囊泡交换（DIVE）。
DIVE 过程与传统的内吞作用和隧道纳米管等囊泡运输机制不同。标记 miR - 132 的活细胞成像证实，含 miR - 132 的囊泡可穿越相邻细胞质膜。这表明除了传统的 EV 介导的运输，相邻细胞间还存在一种新的直接囊泡转移方式，其在调节细胞表型（包括 PSyC）中发挥作用。参与 DIVE 的囊泡含有核酸（如 mRNA、microRNA、DNA），虽尚未证实是否含有线粒体等细胞器，但存在这种可能性。
总结
除了已知的 EVs，还存在其他新型的囊泡介导的细胞间通讯方式。这些囊泡通过在细胞间传递核酸、蛋白质和细胞器等多种成分，调节细胞的分化、增殖和表型修饰等多个方面。在心血管系统中，囊泡介导的细胞间通讯的重要性日益凸显。其特定的、依赖接触的信号传导和细胞表型调节，为细胞治疗，如癌症治疗以及心血管的抗衰老和再生治疗，提供了新的途径。随着对这些新型细胞功能的进一步探索和阐明，有望推动医学和生物学的发展。
