细胞外囊泡含有离子通道，使细胞间的货物运输成为可能

科学家们揭示了通过血管和体液将货物从一个细胞运输到另一个细胞的微小颗粒的结构完整性的秘密：特殊的蛋白质在不同的生物环境中处理不断变化的电脉冲时保持其膜的完整性

这些被称为细胞外囊泡的颗粒被认为是新药治疗的有吸引力的载体模型。但到目前为止，研究人员还没有完全了解它们是如何工作的。

在一项新的研究中，俄亥俄州立大学医学研究人员领导的一个团队确定，这些囊泡含有一个离子通道——一种打开通道的蛋白质，允许电荷穿过保护性外膜，这是保持内部内容物和条件稳定的必要步骤

这项研究发表在《自然通讯》杂志上

动物实验还表明，离子通道会影响货物，这意味着蛋白质不仅对细胞外囊泡（EV）的结构很重要，而且对其功能也很重要。研究人员比较了有和没有膜蛋白的电动汽车递送的RNA分子对心脏病小鼠的影响。只有带有离子通道的电动汽车携带的分子能够修复心脏损伤

俄亥俄州立大学医学院的生理学和细胞生物学教授Harpreet Singh和急诊医学教授Mahmood Khan共同领导了这项研究

辛格说：“我们不仅在这些囊泡中发现了离子通道。我们还首次记录了功能性离子通道。”。“从形成一个简单的基本假设，即这些囊泡应该一直有离子通道，到表明这些囊泡将含有不同的货物，这些货物可以保护或伤害你的细胞——在这种情况下是心脏——我们已经讲述了整个故事。”

细胞外囊泡携带蛋白质和其他分子从供体细胞到受体细胞，以改变生理和生物反应。除了促进细胞通讯和维持细胞平衡外，这些颗粒还与免疫反应、病毒感染、心血管疾病、癌症和神经系统疾病有关

基于他在离子通道研究方面的专长，Singh预测电动汽车必须有离子通道，才能安全地将分子从细胞内部运输到细胞外环境，再运回另一种类型的细胞。否则，随着这些不同环境中离子的正负电荷的涨落，它们的膜将因渗透应力或冲击引发的水流而破裂

辛格说：“根据我们的经验和过去一百年来所做的所有伟大工作，我们知道离子通道对于维持任何有膜的结构都非常重要。”

以电解质钾为例。它是细胞内最丰富的带正电的离子，但在细胞外环境中的浓度要低30倍

“突然间，细胞外囊泡从高钾浓度变为低钾浓度。如果你不能保持离子平衡，会发生什么？你会感觉到渗透性休克，”他说

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在这项工作中，研究人员分离了Khan提供的小鼠EV，Khan也是急诊医学系基础和转化研究主任，他的实验室专注于用干细胞疗法修复受损的心肌

由于这些粒子非常小，科学家们创造了一种他们称之为近场电生理学的技术来记录电动汽车膜中的电流。该方法确定了钙激活的大电导钾通道（BKCa）的存在

随后，他们从缺乏编码BK钾通道基因的正常小鼠和敲除小鼠中分离出EV，发现敲除小鼠的EV中的货物在数量和大小上非常不同，这表明BKCa通道具有功能作用

Khan说，已知在正常小鼠囊泡中的货物中发现的调节基因激活的几个小RNA片段有助于保护心脏免受氧化应激。来自缺乏BK通道基因的小鼠的EV包含一组不同的片段，称为microRNAs

这一发现导致了Khan实验室的动物实验，将来自正常小鼠和缺乏BK基因的小鼠的EV注射到患有心脏病的小鼠体内

辛格说：“野生型动物的EV保护了心脏。”。“从基因敲除小鼠中出来的EV不能正确保护心脏，事实上，情况更糟。坏的microRNAs在没有通道的囊泡中富集。

”货物不同是因为包装不同，还是因为没有通道的小泡无法存活？这是一个悬而未决的问题，我们正在努力解决这个问题。“

另一个主要的悬而未决的问题是鉴定被称为转运蛋白的蛋白质，这些蛋白质使囊泡在从细胞外环境过渡回高钾浓度的细胞时能够保持离子平衡。

Singh说，除了增加关于细胞外囊泡的基础知识外，这项工作还有可能推动其作为治疗药物的开发。

”人们谈论用带电分子加载这些囊泡——无论是药物、RNA蛋白还是其他东西。他说：“如果你给它们装载了带电分子，而你没有管理离子稳态，你会产生某种后果。这是我们的重点：如果你是生物工程电动汽车，你必须拥有离子通道和转运蛋白的正确组合。”。p