有氧运动通过循环外泌体介导的microRNA-126-3p/VCAM-1通路改善血管内皮炎症

【作者】 白爽； 唐东辉； 谭凤丽；

【机构】 首都体育学院运动科学与健康学院； 北京师范大学体育与运动学院；

【摘要】 研究目的:运动可有效逆转动脉粥样硬化的发展,但运动缓解血管内皮细胞粘附分子VCAM-1和细胞间粘附分子ICAM-1的异常分泌的分子机制仍需进一步探讨。外泌体（exosome）作为一种细胞释放的细胞外囊泡,可促进多肽、microRNAs（miRNAs）在细胞和组织之间交换。多种已被证实的与运动相关的因子如miRNAs等存在于外泌体中,可以作为运动因子的载体在运动改善心血管疾病中发挥重要作用。目前长期有氧运动条件下循环外泌体及其内容物miRNAs对动脉粥样硬化下血管内皮炎症的作用及机制仍不清楚,需进一步探讨。本研究以ApoE-/-小鼠联合动脉粥样硬化饲料喂养建立小鼠主动脉动脉粥样硬化模型,造模成功后,进行8周有氧运动干预,观察有氧运动对循环系统中外泌体数量、大小及内容物microRNAs进行检测,探究运动通过外泌体影响血管内皮机能的可能机制。研究方法:采用4周龄雄性Apo E-/-小鼠24只,随机分为AS对照组—AC组（n=12）和AS运动组—AE组（n=12）;雄性C57BL/6小鼠24只作为正常组,随机分为正常对照组—NC组（n=12）和正常运动组—NE组（n=12）。AE组和NE组参与8周的跑台训练,6次/周,60 min/次,20 m/min(65%-86%VO_2max)。在末次运动结束后24 h时后取材,采用超速离心法分离血浆外泌体,用透射电镜和蛋白免疫印迹技术鉴定外泌体,采用纳米颗粒跟踪分析（NTA）技术分析提取的外泌体粒径分布情况。小鼠尾静脉外源注射外泌体,尾动脉血压监测仪检测小鼠收缩压SBP、舒张压DBP及心率变化,生化法检测血清血脂变化,westernblot检测血管内皮细胞VCAM-1和ICAM-1表达变化,RT-PCR检测miRNAs、VCAM-1mRNA和ICAM-1mRNA水平。在小鼠8周跑台运动后24h,经眼眶取血,静置分离血浆,超速离心法后得到外泌体。透射电镜下观察可见外泌体呈杯状结构,大小约为100nm说明成功分离获得小鼠循环外泌体。与AC组相比,AE组小鼠循环外泌体的数量在干预后无统计学差异。NTA结果表明,提取的外泌体颗粒直径分布在60-240nm范围内,并且两组小鼠循环外泌体的浓度,粒径众数和平均数没有显著差异。与对照组相比,外源性注射组小鼠动脉血管中miR-126-3p和miR-126-5p表达显著升高（P<0.01）;与注射对照组相比,外源性注射组组血管升高更为明显,具有显著性差异（P<0.01）。与对照组相比,外源性注射组ApoE-/-小鼠动脉血管内皮粘附分子VCAM-1表达显著下降（P<0.01）,ICAM-1具有下降趋势,但无显著性差异;同样,与注射对照组相比,外源性注射组VCAM-1表达显著较低（P<0.01）。研究结果:exe-EVs可通过其内容物改善ApoE-/-小鼠血管内皮炎症,并且主要与降低内皮粘附分子VCAM-1表达有关。生物信息学分析结果表明VCAM-1是miR-126-3p的靶基因,运动外泌体中高量表达miR-126-3p,携带miR-126-3p的外泌体尾静脉进入循环后,可有效降低ApoE-/-小鼠主动脉粘附分子VCAM-1的表达。研究结论:有氧运动升高主动脉内皮细胞miR-126-3p可能是由循环外泌体携带而来。有氧运动虽然对循环外泌体数量无明显改变,但其诱导内容物mi RNAs发生显著变化。miR-126-3p可能是有氧运动诱导的循环外泌体中发挥AS血管内皮抗炎作用的关键成分,其通过靶向抑制VCAM-1表达,缓解血管内皮炎症,可能是有氧运动逆转动脉粥样硬化的机制之一。更多还原