外泌體在感染性疾病免疫調控中的作用

謝嘉豪 陳佳玲 黃 崢 鄒銳濤 蔡桂月 陳嶸祎 王柳苑

1 廣東醫科大學&廣東醫科大學附屬醫院，湛江，524000；2南方醫科大學皮膚病醫院，廣州，510095

外泌體(exosome)是存在于細胞外的一種多囊泡體,它的形成有依賴于質膜的兩次內陷以及含有腔內囊泡的細胞內多泡體(MVBs)的形成，MVBs與細胞膜融合后，以胞吐的方式將ILVS最終分泌為直徑約為40～160 nm的外泌體[1]。外泌體是細胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)的一種亞型，國際細胞外囊泡學會建議用“EV”代替外泌體和微泡。外泌體最早于20世紀80年代被發現，當時人們認為外泌體僅有傳遞神經遞質和激素的作用，后來人們發現外泌體含有多種DNA和mRNA片段，各種非編碼RNA分子、蛋白質、脂質等多種生物分子，在細胞信息傳遞中起重要作用，還參與細胞凋亡、血管生成、免疫調節、腫瘤遷移等多種病理生理過程。無論是生理狀態或者病理狀態，外泌體可由多種細胞分泌，包括原核細胞和真核細胞[1]，外泌體幾乎存在于任何體液當中，主要是血液，尿液，腦脊液，唾液，胸腔積液，腹水，羊水，母乳和支氣管肺泡灌洗液等。由于其本身的特異性和功能性，外泌體已被廣泛應用于各科研領域，其中感染與免疫更是當下外泌體研究的熱點之一。一方面，病原體可通過外泌體傳遞病原體分子，這些分子可以包括蛋白質、核酸、脂質和碳水化合物，這些分子在感染過程中既可以充當先天免疫受體的抗原或激動劑，誘導宿主防御和免疫，也可以充當宿主防御的調節劑和免疫逃避的介質。另一方面，病原體可以直接摻入由宿主細胞產生的外泌體中進行傳播。在慢性感染當中，外泌體參與病原體的免疫逃避的現象尤為突出，在一些急性感染中也不罕見。由于其免疫原性和病原分子的聚集，外泌體在疫苗制劑及成為診斷標志物方面也極具潛力。

目前我國重點防治的性傳播疾病為梅毒、淋病、生殖道沙眼衣原體感染、尖銳濕疣、生殖器皰疹及艾滋病。自1990年以來，梅毒、淋病、生殖道衣原體感染率大幅度上升，在21世紀，尤其是在高收入國家地區，性傳播感染在全球范圍內死灰復燃，性傳播疾病的診治迎來了歷史上的又一巨大挑戰。近年來，在性傳播感染的發病機制研究主要集中在免疫逃逸。大量文獻報道外泌體在慢性感染過程中扮演了重要角色，本文就外泌體在不同病原體感染中發揮的作用，以及在性傳播疾病病原體慢性感染過程中所起的作用做一綜述。

1 外泌體的概述

1.1 外泌體的成分和提取 所有的細胞都均可通過分離發現外泌體，但是不同來源的細胞及組織產生的外泌體大小、成分都各不相同。外泌體中含有多種DNA和mRNA片段，各種非編碼RNA分子、蛋白質、脂質，其中蛋白質和miRNA是目前受到廣泛關注的熱點。外泌體的蛋白質包括其普遍存在的Rab蛋白、肌動/肌球蛋白、微管蛋白、膜聯蛋白Annexin等，此外，外泌體還包含一組獨特的蛋白質，例如Alix、TSG101、HSP70和四次跨膜蛋白CD63、CD81和CD9。

目前，外泌體的提取方法豐富多樣，可用超濾和尺寸排阻色譜法、免疫親和捕獲法、聚合物沉淀法和微流控芯片法，而超高速離心法是外泌體分離的“金標準”。

1.2 外泌體的功能 外泌體是具有生物學活性的細胞外囊泡，不同來源的細胞及組織產生的外泌體大小、成分、功能都各不相同，這將會導致一組外泌體使細胞存活而另一組導致細胞凋亡現象的出現。目前外泌體在腫瘤、炎癥與免疫、繁殖與發育、代謝與心血管系統、神經系統等領域的功能已經開始探討，而此類研究多基于其細胞間交流的能力，不同細胞類型來源的外泌體增加了細胞間通訊的復雜性。

2 外泌體在不同病原體感染中發揮的作用

2.1 外泌體在細菌感染過程中的作用 已有研究表明宿主外泌體可以攜帶病原體抗原，被細胞內病原體感染的小鼠巨噬細胞的外泌體含有病原相關分子模式(PAMPs)，可在體內或者體外引發促炎反應[2]。細菌感染相關外泌體引起的免疫調節反應中，對結核分枝桿菌的研究或許是最多的。在先天性免疫中，巨噬細胞主要負責清除病原體，對于外泌體中核酸成分參與調節先天性免疫和獲得性免疫已早有研究，有學者發現在結核分枝桿菌感染情況下，細菌RNA從受感染的巨噬細胞脫落，啟動RNA傳感途徑，促進受體巨噬細胞吞噬小體成熟[3]。而人們對同為細胞內細菌的李斯特菌、嗜肺軍團菌、土拉弗朗西斯菌同樣有所研究，這些細胞內細菌的DNA被包裝進入外泌體，能夠刺激感染附近細胞cGAS-STING信號，從而激活先天免疫反應，然而這是通過抑制T細胞為代價的，導致最終效應為降低了宿主對細菌的防御[4]。

2.2 外泌體在真菌和寄生蟲感染過程中的作用 目前，真菌感染相關外泌體致病機制與在免疫應答中的研究屈指可數，有研究發現與馬拉色菌共培養的樹突狀細胞釋放的外泌體中攜帶有馬拉色菌抗原，并能刺激特應性皮炎患者和健康人PBMCs產生應答[5]。而寄生蟲感染相關外泌體報道并不罕見，雖然外泌體在寄生蟲感染中發揮的作用尚不是十分確切，但是不少相關研究證明，外泌體可能參與調節了寄生蟲疾病的毒力以及抗病原體免疫反應[6，7]，例如，杜氏利什曼原蟲以Dicer為靶標，下調miR-122的表達，降低血清膽固醇，促進肝臟寄生蟲感染[8]。此外，被惡性瘧原蟲感染的細胞釋放的宿主來源的外泌體也可能限制宿主的免疫監視，導致免疫逃避，促進感染[9]，但外泌體在念珠菌致病中的作用仍未闡明。

2.3 外泌體在病毒感染過程中的作用 早在20年前Gould就提出了現在科學界公認的病毒“特洛伊木馬”假說[10]。 這一假說起源于逆轉錄病毒的萌發和外泌體的發生過程具有重疊的現象，最初的研究對象為HIV，該假說提出HIV-1已經進化到了利用外泌體生物發生中的蛋白質包裝成衣殼，同時還利用外泌體攝取機制促進細胞感染。這種現象不僅僅發生在HIV身上，在多種逆轉錄病毒中都得到了證實。“特洛伊木馬”現象不僅有利于病毒的播散，還有利于病毒抵抗宿主免疫系統的清除作用。

3 外泌體在性傳播疾病病原體感染過程中的作用

目前對STD與外泌體的研究少之又少，艾滋病與外泌體的基礎研究尚未見報道。

3.1 梅毒 梅毒是由梅毒螺旋體(Treponema pallidum，Tp)感染引起的一種古老的性傳播疾病。梅毒螺旋體感染能引起心血管、神經、生殖等多個系統嚴重并發癥。雖然梅毒的致病機制已取得一些進展，然而梅毒在免疫學方面的致病機制仍不明了。白細胞通過黏附分子黏附到血管內皮細胞上，完成從血管到血管外組織遷移的過程，構成了機體防御的重要組成部分。白細胞遷移到感染部位，產生炎癥反應，可以殺死局部致病微生物，最終控制感染。在梅毒感染中，梅毒螺旋體的膜脂蛋白可直接影響血管內皮細胞的黏附，導致血管炎癥和通透性改變。有研究發現梅毒螺旋體通過巨噬細胞衍生外泌體可以誘導臍靜脈內皮細胞活化，上調細胞間黏附分子-1(iCAM-1)、血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)的表達，促進單核細胞和白細胞的黏附[11]，揭示了梅毒致病中血管炎的形成可能與巨噬細胞衍生的外泌體促進單核細胞和白細胞的黏附、血管內皮通透性升高密切相關。

此外，還有研究發現梅毒螺旋體刺激的巨噬細胞衍生的外泌體表達高水平的miR-146a-5p，外泌體通過內化作用傳遞到內皮細胞，miR-146a-5p與JAM-C的3’非翻譯區(3’UTR)結合，下調連接黏附分子C(JAM-C)的表達，使內皮通透性降低，單核細胞遷移效應顯著降低[12]。這一機制可能極大地減少了梅毒螺旋體在宿主體內的免疫清除。

3.2 淋病 細胞程序性死亡是一種常見的宿主對細菌病原體的反應，在感染期間，為了防止病原體播散，被病原體感染的細胞選擇主動殺死自己，完成程序性死亡的過程。淋病奈瑟菌是淋病的致病病原體，屬革蘭氏陰性雙球菌，常常導致女性生殖道甚至盆腔的感染。目前淋球菌感染對凋亡的調控仍然存在爭議，既往有報道發現淋球菌可以在不同的細胞類型中，誘導或防止細胞凋亡[13,14]。凋亡抑制因子-2(cIAP2)是凋亡抑制因子家族中的一員，具有特征性的凋亡抑制重復序列。有研究發現淋病奈瑟菌可以誘導cIAP2富含于外泌體，并增加與外泌體結合的cIAP2釋放，抑制宮頸上皮細胞的凋亡[15]。

4 問題和展望

目前對于外泌體與性傳播疾病的研究寥寥可數，主要集結于梅毒、淋病上，而該研究為近五年才有所開展，而對于非淋球菌性尿道炎、軟下疳、性病性淋巴肉芽腫、腹股溝肉芽腫和生殖器皰疹等更是未有報道。外泌體已被廣泛應用于醫學各個領域，包括作為疾病早期診斷的標志物以及疾病藥物治療的載體等。外泌體中主要核酸物質為miRNA，外泌體中特定的miRNA可在癌癥檢測中提供診斷或預后潛力。

目前感染性疾病領域中對于外泌體的研究還存在許多不足。例如，在淋病奈瑟菌感染中，女性感染者多表現為無癥狀感染，這為疾病的傳播帶來了極大的便利，為了對抗疾病，機體通常會產生超過生理量的外泌體，以作為應對的一種策略。支原體、衣原體導致的非淋球菌性尿道炎極為常見，發病率在西方國家更是居于首位，女性感染時表現為尿道及生殖道炎，難根治、易復發，其致病特點是否從局部組織感染產生的外泌體的變化進行解釋。此外，有研究表明雌二醇可抑制免疫導致女性性病無癥狀感染，雌激素如何調控外泌體來影響黏膜免疫值得深入研究。作為信息傳遞的載體，外泌體在體液中來回穿梭，川流不息，然而我們對外泌體的研究至今可謂知之甚少，非常值得深入研究。