缺氧预处理的骨髓间充质干细胞线粒体胞外囊泡通过抑制心肌梗死后心脏纤维化展现双重治疗机制

这篇研究揭示了缺氧预处理的骨髓间充质干细胞（BMSCs）来源的线粒体胞外囊泡（Hypoxia-BMSC MitoEVs）通过递送功能性线粒体和RNA结合蛋白QKI，协同调控心肌成纤维细胞（CFs）代谢重编程（OXPHOS向糖酵解转化）与m7G修饰的促纤维化mRNA翻译抑制，为心肌梗死（MI）后心脏纤维化提供了新型双靶点治疗策略。

　　

引言：心脏纤维化的治疗困境

心肌梗死（MI）后过度的心脏纤维化是导致心功能恶化的关键病理过程，其特征是心脏成纤维细胞（CFs）异常活化转化为肌成纤维细胞，伴随细胞外基质（ECM）过度沉积。传统抗纤维化策略多聚焦于ECM调控，但针对代谢异常和基因翻译调控的联合干预仍属空白。

材料与方法：从细胞到动物模型的系统验证

研究采用缺氧（5% O₂）预处理的BMSCs，通过超速离心分离线粒体胞外囊泡（MitoEVs），透射电镜（TEM）显示其含完整线粒体嵴结构（直径~110nm），Western blot验证标志蛋白Alix1/CD81/TSG101及线粒体细胞色素c表达。体外实验中，TGF-β1（10 ng/mL）诱导的CFs活化模型显示，缺氧MitoEVs（50 μg/mL）可抑制α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）和I型胶原（Col1a1）表达达60%-70%。小鼠LAD结扎MI模型证实，静脉注射缺氧MitoEVs（100 μg/kg）显著改善左室射血分数（LVEF）并减少Masson染色显示的胶原沉积。

结果解析：双管齐下的抗纤维化机制

线粒体能量代谢重塑

Seahorse能量代谢分析揭示，TGF-β1处理的CFs出现氧化磷酸化（OXPHOS）受损和糖酵解增强，而缺氧MitoEVs能逆转这一代谢转换——使基础耗氧率（OCR）提升2.1倍，ATP产量增加1.8倍。有趣的是，用ATP合酶抑制剂寡霉素处理MitoEVs后，其改善CFs能量代谢的效应完全消失，证实功能性线粒体递送的核心作用。

QKI介导的翻译抑制

蛋白质组学分析发现缺氧MitoEVs富含RNA结合蛋白Quaking（QKI）。机制研究表明，QKI通过结合m7G修饰的促纤维化mRNA（如α-SMA、Col1a1），将其隔离至应激颗粒（SGs）抑制翻译。当使用shRNA敲低BMSCs的QKI后，MitoEVs的抗纤维化效果丧失，CFs中纤维化蛋白合成恢复至基线水平。

讨论：从实验室到临床的转化潜力

该研究首次阐明缺氧预处理通过双重途径增强BMSC-MitoEVs疗效：一方面补充健康线粒体纠正CFs代谢异常，另一方面通过QKI靶向干扰纤维化基因翻译。这种"代谢-基因"协同调控策略，相较于单一靶点干预展现出显著优势。值得注意的是，缺氧条件（5% O₂）模拟了骨髓生理微环境，使MitoEVs更具临床转化潜力。

结论与展望

缺氧BMSC-MitoEVs通过"线粒体置换+QKI递送"的创新机制，为逆转MI后心脏纤维化提供了全新治疗范式。未来研究可进一步优化MitoEVs的规模化制备工艺，并探索QKI与特定m7G修饰转录本的相互作用网络，为精准医疗提供理论基础。