心脏衰老是诱导心血管疾病发生的重要因素,随着老龄化人口不断增多,心脏衰老所带来的风险也越来越大。由于心脏衰老的具体机制还不清楚,并且尚无有效的治疗策略,所以探究心脏衰老的具体机制、寻找有效的治疗策略具有重要意义。氧化应激是诱导衰老的重要因素,当衰老发生时,炎症反应也随之增强。本研究的主要目的是探究外泌体在心脏衰老中的作用及其分子机制。外泌体(Exosome,Exo)是细胞分泌的囊泡,目前的研究发现在缺血性心脏疾病中,外泌体具有修复心肌的作用。但是外泌体在心脏衰老中所起的作用和机制目前还不清楚。我们通过尾静脉注射的方法将外泌体注射到衰老小鼠体内,检测了年轻组、中年组和老年组小鼠的心脏功能与运动能力,接着我们检测了不同年龄小鼠心脏中衰老和炎症的变化。发现随着小鼠年龄的增加,小鼠的心脏功能减弱、运动能力下降、炎症反应增强,特别在中年时期,小鼠心脏衰老程度增加。接着我们利用中年期小鼠作为衰老动物模型,尾静脉注射外泌体6周后进行心脏功能检测、运动能力检测以及心脏中衰老与炎症表达水平的检测,发现注射Exo可显著改善衰老鼠的心脏功能、提高运动能力并能够抑制衰老与炎症相关基因的表达。我们也发现尾静脉注射Exo后可以显著抑制NF-κB信号通路的活性。这些结果说明注射的Exo 可以抑制衰老鼠心脏炎症反应、改善心脏功能、延缓心脏衰老。NF-κB信号通路是一条重要的炎症信号通路,衰老发生时可以激活NF-κB信号、促进下游炎症因子TNF-α表达。已经有研究报道lncRNA可以参与衰老发生的过程,我们通过预实验筛选到了与衰老相关的lncRNA MALAT1,并且发现MALAT1在人脐带间充质干细胞(Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells,UMSCs)及来源的 Exo中高表达,在D-gal诱导的心脏衰老模型中,通过注射正常Exo和敲低MALAT1的Exo后发现,当Exo中敲低MALAT1后,Exo延缓心脏衰老的作用减弱,抑制炎症和衰老的能力也发生了下降。在体外实验中,我们利用H2O2诱导H9C2心肌细胞发生衰老,通过正常的Exo以及敲低MALAT1的Exo共培养H9C2心肌细胞后发现,当Exo中敲低MALAT1后,Exo延缓心肌细胞衰老的功能减弱,并且不能够有效地抑制NF-κB信号通路的活性以及炎症因子TNF-α的表达。通过生物信息方法和核质分离实验,我们发现Exo携带的MALAT1可以进入到H9C2细胞核中,通过与p65蛋白结合,并能够通过抑制TNF-α的表达来延缓细胞衰老的发生。NLRP3炎症小体及其下游信号通路是一条重要的炎症信号通路,通过预实验发现小鼠心脏发生衰老时,NLRP3、Caspase-1和IL-1β的mRNA表达水平发生了上升,将外泌体与H9C2心肌细胞共培养后发现外泌体可以抑制心肌细胞中氧化应激诱导的NLRP3炎症小体的活化。另外,在D-gal诱导的心脏衰老模型中,我们也发现Exo可以抑制衰老诱导的NLRP3、Caspase-1和IL-1β mRNA的表达,但是具体的分子机制目前还不清楚。结论:我们的研究证明了在中年期进行衰老干预是一个延缓心脏衰老的有效策略,为以后延缓心脏衰老研究提供一个新的思路;Exo可以通过携带MALAT1来抑制炎症、延缓衰老,表明从炎症的角度来延缓衰老具有重要意义;另外,我们的研究结果也显示Exo可以抑制心肌细胞中NLRP3的活化,这就为寻找抑制NLRP3炎症小体活化的靶标提供了新的解决思路。