外泌體在呼吸系統疾病的研究進展*

章陳晨，周 微 綜述，劉凌琳，熊 瑋 審校

(陸軍軍醫大學第一附屬醫院老年醫學和特勤醫學科，重慶 400038)

外泌體是一種脂質雙分子層結構囊泡，可由肥大細胞、淋巴細胞、間充質干細胞、內皮細胞及樹突細胞等脫落釋放，在支氣管肺泡灌洗液、關節液、羊水、胸腔積液、腹水、外周血、尿液、唾液等體液中能夠檢測到[1-4]。研究表明外泌體可攜帶多種蛋白質、mRNA、miRNA及脂質，參與血管新生、腫瘤細胞生長、免疫反應、細胞遷移及細胞通信等過程[5]。呼吸系統疾病是臨床上常見的一類疾病，其發病率上升趨勢，嚴重影響人們生活質量和身心健康，且其具體發病尚不十分明確[6-7]。近年來發現許多疾病中外泌體水平增高，目前對于外泌體在呼吸系統疾病中影響少有報道。本文旨在初步探討外泌體在呼吸系統疾病中的研究進展，為臨床診斷和治療提供一定參考價值。

1 外泌體概述

外泌體含大量功能性的mRNA、miRNA及特異性的蛋白質，系一種細胞積極分泌的結構。外泌體的質膜中含豐富的神經酰胺、磷脂酰絲氨酸、鞘磷脂及膽固醇，及含編碼或非編碼RNA、脂質等生物活性物質，且認為其在細胞間物質交換中具有重要意義[8-9]。

外泌體幾乎均有四跨膜蛋白、肌動蛋白結合蛋白及微管蛋白。不同細胞來源的外泌體蛋白有共同的蛋白質組分，包括四跨膜蛋白超家族、整合素、多囊泡胞內體產生相關蛋白及膜轉運和融合相關蛋白，這些成分均反映了其生物起源[10-11]。外泌體可攜帶多種反應細胞來源的細胞類型特異性蛋白，可經受體依賴性調控機制直接刺激受體細胞，同時也可經mRNA、miRNA、功能性蛋白、轉運質膜受體和細胞器調控受體細胞[12]。

微泡是一種廣泛存在于正常細胞與腫瘤細胞的細胞外細胞器樣結構，在信息轉導和細胞間物質中具有重要作用，且能夠運載多種特異性蛋白、微小DNA片段及微小RNA片段。微泡可能含多種亞型，其中主要包括外泌體、外泌體樣小泡、膜顆粒及分泌性微泡等。外泌體與靶細胞識別具有一定的特異性，如中性粒細胞來源的外泌體能夠識別樹突狀細胞、巨噬細胞及血小板；而血小板來源的外泌體不能識別中性粒細胞，而能夠識別巨噬細胞和內皮細胞。目前，認為外泌體靶向細胞主要包括3種方式[13-14]：(1)能夠識別細胞表面的特異性受體；(2)能夠經內吞作用被靶細胞攝取；(3)能夠直接與靶細胞的胞膜融合，且可釋放mRNA和miRNA進入細胞質。

外泌體表面有多種細胞因子和生長因子，且外泌體幾乎均含生理活性的脂質成分神經酰胺-1-磷酸和1-磷酸鞘氨醇。當外泌體進入靶細胞后，則會使得這些旁分泌因子能夠直接與細胞相互作用。如神經酰胺-1-磷酸和1-磷酸鞘氨醇能夠刺激血管新生和細胞凋亡[15]。此外，外泌體能夠水平轉移miRNA至受體細胞，而其中miRNA作為一種信號分子直接達到遺傳信息并調節細胞功能。如刺激巨噬細胞后會提高外泌體中miRNA-150的分泌，而其中的miRNA150能夠抑制內皮細胞中miRNA-150靶基因而刺激內皮細胞遷移。

2 外泌體的生物學作用

外泌體生物學作用主要包括促凝血作用、促炎癥作用、促血管生成、抗凝作用、免疫功能等多種生物學活性。

2.1 促凝血作用

在許多呈高凝狀態血液的疾病中均會發現外泌體數量增加。而嚴重出血紊亂中會發現外泌體減少，由此可見外泌體具有促凝作用的。外泌體表面的磷脂酰絲氨酸為凝血酶原復合物的具體提供催化表面[16-18]。

2.2 促炎癥作用

有研究報道顯示多發性硬化患者增加的外泌體能夠與單核細胞結合，從而使得結合后的單核細胞穿越內皮細胞間隙的能力增強。同時還可釋放出炎性介質，激活單核細胞和內皮細胞的旁分泌和自分泌[19]。此外，應用過氧化氫刺激內皮細胞產生的外泌體含氧化磷脂，其能夠與血小板激活因子受體結合，進一步介導炎性反應。

2.3 促血管生成

研究表明，成纖維細胞生長因子和血管內皮生長因子能夠刺激微粒形成，而成纖維細胞生長因子能夠刺激內皮細胞遷移至重構的基膜，從而在其上形成條索狀結構[20]，提示外泌體具有促血管生成作用。

2.4 抗凝作用

外泌體在某些條件下還表達抗凝蛋白，其可能在抗血栓形成和血栓形成的平衡調節中具有一定作用[21]。

2.5 免疫功能

大量研究表明外泌體對腫瘤生長的影響體現在腫瘤免疫逃逸、免疫功能抑制及抗腫瘤免疫方法[22-23]。攜帶腫瘤抗原的外泌體能夠將其表面的組織相容性復合體抗原肽復合物傳遞給樹突狀細胞，從而提高抗腫瘤免疫。此外，腫瘤細胞來源的外泌體能夠經表達FasL誘導CD8+T細胞凋亡，從而致使腫瘤免疫逃逸；促進骨髓來源的免疫抑制細胞、降低樹突狀細胞的分化、經自然殺傷(NK)細胞激活型受體抑制NK細胞和T細胞的細胞毒性，從而影響宿主的免疫系統[24]。

3 外泌體在呼吸系統疾病中應用

在呼吸細胞疾病診斷方面，外泌體含mRNA、miRNA及蛋白質等信號分子，可反映分泌細胞的功能狀態和生理狀態，甚至包含細胞病態相關的分子信息，故而能夠提供豐富的潛在生物標志物分子源。

外泌體是一種小囊膜顆粒，含豐富的生物活性物質和膜表面受體，具有調節免疫、促凝、促炎等生物學功能，參與了呼吸系統疾病如慢性氣道炎癥、慢性阻塞性肺疾病、急性呼吸窘迫綜合征等發生、發展。呼吸系統疾病通常是包括多種炎癥表型的一類異質性疾病，外泌體作為一種細胞間的信號載體，于細胞外液中廣泛存在，如關節液、血液，不僅攜帶來源細胞的生物信息，且受細胞外環境的調控。外泌體在生理情況下產生與消亡處于動態平衡中，一旦打破這種平衡，則會致使循環中外泌體大量生成，增多的外泌體則能夠通過受體介導胞飲、巨胞飲、膜融合等方式與靶細胞相互作用，從而刺激靶細胞產生更多的炎性介質和細胞因子等，進一步引發各種生物學反應，破壞機體內環境的相對穩定，最終促進疾病的發生。近年來大量臨床研究報道顯示外泌體具有促炎、調節免疫、促凝作用等，而作為唯一有兩套血液供應的肺，外泌體對它的影響可能是巨大的[25]。但目前對于外泌體在呼吸系統疾病中的變化和作用上不十分明確，認為在呼吸系統疾病患者的支氣管肺泡灌洗液中內皮細胞外泌體和血小板外泌體的數目均減少，尤其在慢性阻塞性肺疾病中尤為明顯。

內皮細胞外泌體主要是一種由內皮細胞凋亡或受到刺激，從而以出芽方式產生的可移動的生物“感受器”，能夠通過與靶細胞的表明接觸傳遞旁分泌或自分泌信號，調節血管生理功能。內皮細胞外泌體促凝作用能夠使血管壁狹窄、增厚，且在冠狀動脈粥樣硬化形成中具有重要意義。此外，有研究報道顯示內皮細胞外泌體在慢性阻塞性肺疾病中參與炎性反應，由于內皮細胞外泌體各種亞型在慢性阻塞性肺疾病的主動脈和肺血管內的分布有所不同，故而在體內的釋放亦不同，由此可見其各亞型的變化可能有助于炎癥的判定和定位。血小板外泌體主要是由血小板凋亡或受到刺激后產生的，其數目增加是血小板受刺激的可靠標志。血小板外泌體能夠經刺激血管內皮細胞表達趨化因子巨噬細胞炎性蛋白-1α(MIP-1α)、單核細胞趨化因子-1(MCP)及白細胞介素-8，從而參與炎性反應。其促凝作用主要是由于膜表面激活的X因子、帶負電荷的外表面及其能夠刺進組織抑制的表達和磷脂酰絲氨酸標點。因此，認為在呼吸系統疾病中血循環中增多的兩種外泌體作為促凝和促炎介質加重肺血管的病變。

4 展 望

外泌體可作為細胞間信息交換，且使傳遞信號分子以激活遠隔器官的一種重要載體。且認為外泌體的這些生物學功能與其攜帶的大分子遺傳物質關系緊密。其中miRNA在呼吸系統治療中效果較為明顯，故而也逐漸成為呼吸內科治療領域的研究熱點。盡管，現階段外泌體在呼吸系統領域的研究還處于起步階段，但經過不斷深入研究，其對呼吸系統疾病的作用將得到深入了解。