人類中內胚層細胞分泌之外泌體能改善巴氏症伴隨左心室緻密化不全之心臟功能

Abstract

"巴氏症候群（BTHS）是一種罕見遺傳性疾病，由位於X染色體上Xq28位置的Taffazin的編碼基因（TAZ）突變所引起。 Taffazin蛋白是一種酰基轉移酶，位於粒線體內膜和外膜之間的間隙中，對於心肌磷脂(Cardiolipin)的重塑(Remodeling)扮演重要的角色，以維持粒線體功能。此外，TAZ突變可能與左心室心肌致密化不全（LVNC）相關。 來自臺大醫院(NTUH)的巴氏症候群患者，即使採用最先進的藥物治療，也需採用新穎的治療策略來改善BTHS-LVNC的預後不良。 我們之前的研究發現，小鼠心臟Nkx2.5+細胞所分泌的外泌體(Exosome)可以顯著改善源自於LVNC患者的iPSC（LVNC-iPSC-hCM）人類心肌細胞之粒線體功能。 但是，我們仍不清楚若是來自健康的人類前驅細胞所分泌之外泌體(Exo)對於BTHS-LVNC-iPSC-hCM是否也能產生有效益的作用。而這項研究的目的為在早期分化階段之心肌細胞，也就是所謂人類中內胚層細胞分泌之外泌體（hMEC-Exo）是否具有治療效果，並揭示外泌體中有哪些重要的miRNAs以及其目標基因，釐清相關調控之訊息傳遞途徑，闡明是如何改善BTHS-LVNC-hCM之功能異常。在心肌細胞分化後的第20-70天期間，我們觀察到BTHS-LVNC-iPSC-hCM的表徵有（1）粒線體膜電位降低，（2）肌節排列不規則，（3）細胞大小增大，（4）細胞收縮功能降低，（5）受β-AR腎上腺受體促進劑（Iso）刺激的正性肌力收縮反應喪失，以及（6）評估粒線體功能的耗氧率（OCR）和細胞外產酸率（ECAR）二者皆降低。於第20-40天時給予hMEC-Exo（劑量為總Exosomal RNA含量100ng）的BTHS-LVNC-hCM組別中，發現了外泌體能保留肌節規則性排列和粒線體功能，並降低了凋亡細胞中VDAC1的表現量。 但是，如果治療時間於晚期才開始，也就是第50天後進行治療，發現hMEC-Exo對BTHS-LVNC-hCM的治療作用將幾乎消失。對外泌體中的miRNAs進行次世代定序，從來自三位健康人的外泌體中共同交集的41個miRs，發現其中某些miRs可能與調節脂肪酸生合成和粒線體代謝功能有關。 透過DIANA miR Path（v3.0）分析miRs的目標基因及其相關的信息傳遞途徑，發現miR-92a-3p, 205-5p, -125a-5p以及mir-302的家族成員等，皆可能參與調節脂肪酸代謝和線粒體功能。 需要進一步研究以驗證其相對應的目標基因和BTHS-LVNC-hCM中的訊息傳遞機制。 此外，根據先前研究顯示，TAZ缺陷會造成心臟粒線體中仰賴Coenzyme-A之氧化代謝作用異常，並透過增強蘋果酸-天門冬胺酸穿梭系統（Malate-aspartate shuttle）的補償機制來補足能量缺口，也為其他能被hMEC-Exo所調控的潛在治療目標提供了新的見解。總而言之，hMEC-Exo能改善BTHS-LVNC-hCM中心臟代謝功能的異常。 因此在未來，我們的工作正是找出具有療效性的外泌體之miRNAs，藉此全面性地恢復BTHS-LVNC-hCM粒線體功能。"