通过环境 PM2.5 造成的空气污染对公众健康构成巨大威胁，因为它与住院率、心肺损伤的发病率和死亡率增加有关。然而， PM2.5 引起的心血管疾病中肺损伤的潜在介质尚不完全清楚。

　　2022年5月10日，上海大学肖俊杰团队在Journal of Extracellular Vesicles（IF=26）在线发表题为“Extracellular vesicles enclosed-miR-421 suppresses air pollution (PM2.5)-induced cardiac dysfunction via ACE2 signalling”的研究论文，为了研究 PM2.5 暴露后肺和心脏之间的潜在串扰，分别进行了体内气管内滴注、离体器官培养和体外人支气管上皮细胞 (Beas-2B) 培养实验。该研究结果表明，PM2.5 暴露可促进肺损伤后与 sEV 相关的 miR421 释放，从而通过抑制 ACE2 导致 PM2.5 诱导的心功能不全。

　　环境细颗粒物（PM2.5，空气动力学直径≤2.5μm）在过去几年成为空气污染的主要原因。随着空气质量的改善，持续性污染天气逐渐减少，尽管中国北方冬季会出现突发性的严重污染。然而，很少有研究检查 PM2.5 暴露对相对短期污染的影响和生物学机制。短期 PM2.5 暴露对人体的危害不容忽视。越来越多的证据表明，急性或亚急性 PM2.5 暴露会增加所有相关疾病的住院率和死亡率，尤其是心血管疾病 (CVD)。

　　短期内，大气PM2.5 浓度的升高与总死亡率呈正相关，尤其是心血管疾病和呼吸系统疾病的死亡率。此外，动物实验表明，短期和亚急性 PM2.5 暴露会导致心脏功能障碍，包括心肌细胞凋亡和右心室肥大等。然而，亚急性呼吸系统暴露于 PM2.5 诱发心功能不全的分子机制尚不完全清楚。此外，肺损伤对 PM2.5 引起的心功能不全的影响尚不清楚。

　　肺部疾病或亚临床肺功能障碍会影响心血管功能，并与高血压和动脉粥样硬化等心血管疾病风险增加有关。研究发现，呼吸道暴露于香烟烟雾和污染物会导致心功能不全，主要与血氧不足、高碳酸血症和胸内压变化有关。心功能不全与肺损伤之间存在直接相关性，这可能导致暴露于空气污染后的心脏损伤。肺心对话的生物学基础包括气体交换、体液和机械相互作用三个方面。然而，PM2.5-tracing 尚未解决，也没有证据表明 PM2.5 可以直接沉积在血管中。因此，上述机制并不能完全回答PM2.5 致心血管损伤的机制，PM2.5 致心肌损伤和心功能不全的分子机制值得进一步研究。

PM2.5 暴露会改变细胞外颗粒亚群（图源自Journal of Extracellular Vesicles ）

　　有趣的是，先前的一项研究表明，短期颗粒物暴露诱导的凝血增加与细胞外囊泡包装的 miRNA 释放有关，这表明细胞外囊泡 (EV) 参与了 PM 诱导的功能障碍。此外，另一项研究表明，含有谷氨酰胺酶的 EV 可能是 PM2.5 诱导的神经毒性的潜在介质。

　　小细胞外囊泡 (sEV) 是一种被膜包裹的纳米颗粒，直径为 40-200 nm，几乎可以被所有种类的细胞释放，并存在于牛奶、尿液和唾液等多种生物体液中。越来越多的证据表明，EV 可以传递包括 microRNA（miRNA、miR）、蛋白质和脂质在内的生物分子，并促进细胞间通讯，在多种生理和病理过程中发挥重要作用。

　　然而，细胞外亚群响应 PM2.5 暴露的变化以及 sEV 在呼吸 PM2.5 暴露引起的心脏功能障碍中的作用仍有待阐明。由 sEV 介导的肺和心脏之间的串扰机制对 PM2.5 的反应尚不清楚。在本研究中，该研究利用体内亚急性暴露模型（通过气管内滴注）和体外急性模型来评估呼吸系统释放的 sEV 在 PM2.5 暴露引起的心脏功能障碍中的作用。该研究还探讨了 sEV 介导的肺和心脏之间的串扰以响应 PM2.5 暴露的机制。

　　为了研究 PM2.5 暴露后肺和心脏之间的潜在串扰，分别进行了体内气管内滴注、离体器官培养和体外人支气管上皮细胞 (Beas-2B) 培养实验。收集暴露的 Beas-2B 上清液以作用原代新生大鼠心肌细胞 (NRCM)。在气管内滴注后，亚急性 PM2.5 暴露会导致心脏功能障碍，这是继发于小鼠肺损伤的时间依赖性，从而表明肺和心脏之间可能通过小细胞外囊泡 (sEV) 介导的串扰。该研究从暴露于PM2.5 的小鼠血清和 Beas-2B 上清液中分离出 sEV，以分析 sEV 亚群响应 PM2.5 的变化。单粒子干涉反射成像传感分析（SP-IRIS）表明PM2.5增加了CD63/CD81/CD9阳性粒子。

　　该研究结果表明，含有 miR-421 的呼吸系统衍生的 sEV 会导致 PM2.5 暴露后的心脏功能障碍。AAV9-miR421-sponge 抑制 miR-421 可显著逆转 PM2.5 诱导的小鼠心功能不全。该研究发现心脏血管紧张素转化酶 2 (ACE2) 是 sEV-miR421 的下游靶标，可诱导心肌细胞凋亡和心功能不全。此外，该研究观察到 GW4869（一种 sEV 释放抑制剂）或醋酸二胺（DIZE，一种 ACE2 的激活剂）治疗可以减轻体内 PM2.5 诱导的心功能不全。总之，该研究结果表明，PM2.5 暴露可促进肺损伤后与 sEV 相关的 miR421 释放，从而通过抑制 ACE2 导致 PM2.5 诱导的心功能不全。