來源：iNature（ID:Plant_ihuman）
通過環境PM2.5造成的空氣污染對公眾健康構成巨大威脅，因為它與住院率、心肺損傷的發病率和死亡率新增有關。然而，PM2.5引起的心血管疾病中肺損傷的潜在介質尚不完全清楚。
2022年5月10日，上海大學肖俊傑團隊在Journal of Extracellular Vesicles（IF=26）線上發表題為“Extracellular vesicles enclosed-miR-421 suppresses air pollution（PM2.5）-induced cardiac dysfunction via ACE2 signalling”的研究論文，為了研究PM2.5暴露後肺和心臟之間的潜在串擾，分別進行了體內氣管內滴注、離體器官培養和體外人支氣管上皮細胞（Beas-2B）培養實驗。該研究結果表明，PM2.5暴露可促進肺損傷後與sEV相關的miR421釋放，從而通過抑制ACE2導致PM2.5誘導的心功能不全。
環境細顆粒物（PM2.5，空氣動力學直徑≤2.5μm）在過去幾年成為空氣污染的主要原因。隨著空氣品質的改善，持續性污染天氣逐漸减少，儘管中國北方冬季會出現突發性的嚴重污染。然而，很少有研究檢查PM2.5暴露對相對短期污染的影響和生物學機制。短期PM2.5暴露對人體的危害不容忽視。越來越多的證據表明，急性或亞急性PM2.5暴露會新增所有相關疾病的住院率和死亡率，尤其是心血管疾病（CVD）。
短期內，大氣PM2.5濃度的升高與總死亡率呈正相關，尤其是心血管疾病和呼吸系統疾病的死亡率。此外，動物實驗表明，短期和亞急性PM2.5暴露會導致心臟功能障礙，包括心肌細胞凋亡和右心室肥大等。然而，亞急性呼吸系統暴露於PM2.5誘發心功能不全的分子機制尚不完全清楚。此外，肺損傷對PM2.5引起的心功能不全的影響尚不清楚。
肺部疾病或亞臨床肺功能障礙會影響心血管功能，並與高血壓和動脈粥樣硬化等心血管疾病風險新增有關。研究發現，呼吸道暴露於香烟煙霧和污染物會導致心功能不全，主要與血氧不足、高碳酸血症和胸內壓變化有關。心功能不全與肺損傷之間存在直接相關性，這可能導致暴露於空氣污染後的心臟損傷。肺心對話的生物學基礎包括氣體交換、體液和機械相互作用三個方面。然而，PM2.5-tracing尚未解决，也沒有證據表明PM2.5可以直接沉積在血管中。囙此，上述機制並不能完全回答PM2.5致心血管損傷的機制，PM2.5致心肌損傷和心功能不全的分子機制值得進一步研究。
PM2.5暴露會改變細胞外顆粒亞群（圖源自Journal of Extracellular Vesicles）
有趣的是，先前的一項研究表明，短期顆粒物暴露誘導的凝血新增與細胞外囊泡包裝的miRNA釋放有關，這表明細胞外囊泡（EV）參與了PM誘導的功能障礙。此外，另一項研究表明，含有穀氨醯胺酶的EV可能是PM2.5誘導的神經毒性的潜在介質。
小細胞外囊泡（sEV）是一種被膜包裹的納米顆粒，直徑為40-200 nm，幾乎可以被所有種類的細胞釋放，並存在於牛奶、尿液和唾液等多種生物體液中。越來越多的證據表明，EV可以傳遞包括microRNA（miRNA、miR）、蛋白質和脂質在內的生物分子，並促進細胞間通訊，在多種生理和病理過程中發揮重要作用。
然而，細胞外亞群響應PM2.5暴露的變化以及sEV在呼吸PM2.5暴露引起的心臟功能障礙中的作用仍有待闡明。由sEV介導的肺和心臟之間的串擾機制對PM2.5的反應尚不清楚。在本研究中，該研究利用體內亞急性暴露模型（通過氣管內滴注）和體外急性模型來評估呼吸系統釋放的sEV在PM2.5暴露引起的心臟功能障礙中的作用。該研究還探討了sEV介導的肺和心臟之間的串擾以響應PM2.5暴露的機制。
為了研究PM2.5暴露後肺和心臟之間的潜在串擾，分別進行了體內氣管內滴注、離體器官培養和體外人支氣管上皮細胞（Beas-2B）培養實驗。收集暴露的Beas-2B上清液以作用原代新生大鼠心肌細胞（NRCM）。在氣管內滴注後，亞急性PM2.5暴露會導致心臟功能障礙，這是繼發於小鼠肺損傷的時間依賴性，從而表明肺和心臟之間可能通過小細胞外囊泡（sEV）介導的串擾。該研究從暴露於PM2.5的小鼠血清和Beas-2B上清液中分離出sEV，以分析sEV亞群響應PM2.5的變化。單粒子干涉反射成像傳感分析（SP-IRIS）表明PM2.5新增了CD63/CD81/CD9陽性粒子。
該研究結果表明，含有miR-421的呼吸系統衍生的sEV會導致PM2.5暴露後的心臟功能障礙。AAV9-miR421-sponge抑制miR-421可顯著逆轉PM2.5誘導的小鼠心功能不全。該研究發現心臟血管緊張素轉化酶2（ACE2）是sEV-miR421的下游靶標，可誘導心肌細胞凋亡和心功能不全。此外，該研究觀察到GW4869（一種sEV釋放抑制劑）或醋酸二胺（DIZE，一種ACE2的啟動劑）治療可以減輕體內PM2.5誘導的心功能不全。總之，該研究結果表明，PM2.5暴露可促進肺損傷後與sEV相關的miR421釋放，從而通過抑制ACE2導致PM2.5誘導的心功能不全。
參考消息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jev2.12222
