肌肉组织的代谢活性程度可能在过去未被充分认识。一类仅部分被探索的信号——被称为运动因子(exerkines)——由肌肉组织在身体活动响应下产生,并对全身的细胞行为和组织功能产生有益影响。细胞间传递的大部分信号是由细胞外囊泡携带的,这些囊泡是包裹各种分子的膜结构。随着我们进入一个从供体和细胞培养物中收获细胞外囊泡用于治疗的时代(类似于干细胞的使用方式),人们对肌肉细胞作为潜在治疗性细胞外囊泡来源的兴趣日益增长。
近年来,对细胞间通讯的理解发生了范式转变,从可溶性因子(如肌细胞因子)扩展到认识细胞外囊泡(EVs)的关键作用。其中,外泌体作为一种来自内体途径的小型脂质双层囊泡(30-150纳米),已成为局部和远距离细胞通讯的有力媒介。这些纳米囊泡含有多种特定的蛋白质、脂质和核酸货物,正越来越多地被视为其起源细胞的"指纹",反映其代谢和生理状态。运动生理学、外泌体生物学和肌肉病理学这些领域的交汇,催生了"运动因子"假说,该假说认为运动的全身性益处部分是通过调节外泌体货物来实现的。
本综述整合了支持这一假说的当前证据,探讨了运动诱导的外泌体影响肌肉健康的机制,详细说明了它们在组织间通讯中的作用,并批判性地评估了它们作为治疗工具和生物标志物的潜力。重要的是,运动诱导的循环EV池是异质性的,来源于多种组织和细胞类型(如骨骼肌、脂肪组织、内皮、免疫细胞、血小板),每种类型都贡献了独特的货物特征和生物学效应。此外,特定外泌体的生理影响不仅由其来源货物决定,还由受体组织的状态(如衰老、炎症、胰岛素抵抗)决定,这些因素塑造了摄取、信号传导能力和下游转录反应。
在本综述中,我们详细阐述了外泌体货物(包括非编码RNA和蛋白质)如何调控肌肉干细胞的激活和分化,通过调节蛋白质稳态和炎症来对抗与年龄相关的衰退(肌肉减少症),并促进与脂肪组织等远端组织的系统性代谢通讯。我们还批判性地讨论了工程化外泌体在肌肉骨骼健康方面的新兴治疗潜力,同时强调了该领域中显著且相互关联的挑战,包括缺乏标准化方法和监管框架。
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