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目的前期的文献报道以及本实验室的研究发现吸烟能够直接诱导肺动脉高压(pulmonary hypertension,PH)的发生,而不依赖于慢性阻塞性肺疾病导致的肺泡缺氧,但其中的机制目前尚不明确。多个研究发现了在吸烟者的血浆中内皮细胞外囊泡(endothelial extracellular vesicles,eEVs)数量显著增多[1-3],本研究目的在于探究eEVs在吸烟诱导的PH的病理生理过程中是否发挥重要作用及其作用机制。方法超速离心法分离收集细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs);流式细胞术(flow cytometry)分选计数eEVs;Fura-2/AM钙离子探针测量[Ca2+]i;CCK-8细胞增殖实验检测hPASMCs增殖率;UHPLC-Q-TOF-MS/MS技术进行代谢组学检测;高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)检测精胺含量;组织免疫荧光染色(immunofluorescence staining)检测EVs和精胺的表达情况及分布部位;Powerlab系统测量大鼠血流动力学指标;热稀释法测大鼠心输出量(cardiac output,CO);HE染色观察统计肺动脉的病理改变。结果1.吸烟诱导人和大鼠血浆中eEVs数量显著增多与非吸烟者相比,吸烟者血浆中的eEVs数量增多,且具有统计学差异(p<0.05,n=6);与对照组大鼠相比,吸烟模型大鼠血浆中CD31+/CD42b-的EVs(即eEVs)数量也增多,且具有统计学差异(p<0.05,n=5)。2.eEVs介导人肺动脉平滑肌细胞(human pulmonary artery smooth muscle cells,hPASMCs)生理功能改变,且该过程依赖钙敏感受体(calcium-sensing receptor,CaSR)与非吸烟者相比,吸烟者血浆中分离出的eEVs可诱导hPASMCs[Ca2+]i增加(n=24-27)和细胞增殖(n=4),且具有统计学差异(p<0.05);下调hPASMCs中CaSR表达,可显著抑制该eEVs诱导的hPASMCs[Ca2+]i增加和细胞增殖。3.吸烟者与非吸烟者血浆中分离的eEVs代谢组学发生改变与非吸烟者相比,吸烟者血浆中分离的eEVs共有25种代谢物质发生了变化,其中精胺升高了4.38倍,具有统计学差异(p<0.05,n=6),与其代谢相关的亚精胺、鸟氨酸的含量也升高了,分别升高1.72倍、2.20倍,且具有统计学差异(p<0.05,n=6)。进一步在动物实验中确认这一变化,与对照组大鼠相比,吸烟模型大鼠血浆中分离的eEVs精胺含量明显升高,且具有统计学差异(p<0.05,n=5);而其他类型EVs精胺含量与对照组相比无明显差异。4.eEVs携带精胺从肺动脉内皮层迁移至肺动脉平滑肌层与对照组相比,吸烟组CD63(标记EVs)、CD31(标记肺动脉内皮层及内皮源性细胞外囊泡)、精胺、α-actin(标记肺动脉平滑肌层)的荧光均增强;吸烟组CD31+的EVs(CD63和CD31的荧光重叠)约占所有EVs(CD63总荧光)的(76.96±3.16)%;肺动脉平滑肌层处CD31+的EVs所携带的精胺(CD63、CD31、精胺与α-actin的荧光重叠)占肺动脉平滑肌层处的所有精胺(精胺与α-actin总的荧光重叠)的(80.65±3.61)%;肺动脉平滑肌层处CD31+/CD42b+EVs所携带的精胺(CD31、CD42b、精胺和α-actin的荧光重叠)仅占肺动脉平滑肌层处CD31+EVs所携带的精胺(CD31、精胺、α-actin总的荧光重叠)的(17.04±1.15)%。5.eEVs诱导大鼠发生PH,且该过程依赖精胺/CaSR通路分离香烟提取物(cigarette smoke extract,CSE)刺激肺动脉内皮细胞(pulmonary artery endothelial cells,PAECs)产生的eEVs(eEV-CSE),通过尾静脉注射后可诱导大鼠平均肺动脉压(mean pulmonary artery pressure,mPAP)、肺血管阻力(pulmonary vascular resistance,PVR)、右心室肥厚指数(RV/(LV+S))、肺动脉管壁厚度(wall thickness)显著升高,与对照组相比,具有显著统计学差异(p<0.05,n=5-8);分别用CSE+DFMO处理PAECs产生的eEVs(eEV-CSE-DFMO)、CSE刺激过表达亚精胺N1-乙酰转移酶1(Spermidine N1-acetyltransferase 1,SAT1)质粒的PAECs所产生的eEVs(eEV-CSE-AdSAT1)尾静脉注射,引起大鼠的mPAP、PVR、RV/(LV+S)、wall thickness与eEV-CSE组相比显著降低,且具有统计学差异(p<0.05,n=5-8);与CaSR+/+PTH-/-大鼠相比,CaSR-/-PTH-/-大鼠尾静脉注射eEV-CSE后,未引起mPAP、PVR、RV/(LV+S)、wall thickness的显著升高(n=6-7);尾静脉注射eEV-CSE-DFMO,不论是CaSR+/+PTH-/-大鼠还是CaSR-/-PTH-/-大鼠,其mPAP、PVR、RV/(LV+S)、wall thickness均显著低于eEV-CSE组,且具有统计学差异(p<0.05,n=6-7)。结论吸烟诱导肺动脉内皮细胞分泌细胞外囊泡(eEVs)增多,且eEVs携带的精胺增多,富集精胺的eEVs从肺动脉内皮释放到达肺动脉平滑肌层,激活肺动脉平滑肌细胞膜上的CaSR,引起肺动脉平滑肌细胞[Ca2+]i增多,进而促进肺动脉平滑肌细胞增殖,最终导致肺动脉高压。