外泌體在風濕病中作用的研究進展

郭曉萱 李大可

【摘 要】 外泌體是一種納米囊泡，不同類型的細胞均可以釋放，在正常情況下可以從血液、尿液等多種體液中分離得到。外泌體及其組成成分在細胞間通訊中起著重要作用。現如今越來越多的研究已經證實，外泌體可以將其所含成分轉移到受體細胞中，從而改變受體細胞的生物活性，與各種風濕病的病理生理過程有關，并在疾病治療和診斷中有著潛在作用。

【關鍵詞】 風濕病；外泌體；微小RNA；研究進展；綜述

外泌體是一種直徑為30～120 nm的由磷脂雙分子層膜包裹的囊泡，可以參與細胞間的信息傳遞［1］。外泌體的成分包括DNA、RNA、蛋白質及脂質物質，其中微小RNA（miRNA）是一種長度為21～23個核苷酸的單鏈非編碼小分子RNA，在人體中通過轉錄后抑制蛋白質編碼基因的表達參與多種生物學途徑的調節［2］。長鏈非編碼RNA（lncRNA）是一類長度超過200個核苷酸的非編碼RNA，與多種自身免疫性疾病的發生、發展有關。近期的研究表明，外泌體或許可以作為疾病診斷和預后的新生物標志物，并為多種疾病提供新的治療方向。

1 外泌體與類風濕關節炎（rheumatoid arthritis，RA）

在RA的病理過程中，外泌體主要參與抗原呈遞、炎性細胞因子和miRNA的傳遞以及成纖維樣滑膜細胞（FLS）的激活［3］。RA患者滑膜外泌體具有較高的破骨潛能，這可能導致了其特征性的骨質侵蝕［4］。FLS來源的外泌體可顯著誘導T細胞分化，使輔助性T細胞（Th17）增加，調節性T細胞（Treg）細胞減少，通過調節Treg/Th17平衡影響RA臨床癥狀，因此，可以作為RA的潛在治療靶點［5］。程明等［6］實驗發現，人骨髓間充質干細胞（hBMSCs）來源外泌體miRNA-320a對CXC趨化因子配體9有負調控作用，從而抑制RA-FLS增殖和遷移能力。外泌體來源的miR-155可能通過對趨化因子的調節而促進炎性細胞在RA滑膜中的募集和滯留，進而參與RA的發病［7］。間充質干細胞（MSCs）來源的miRNA-150-5p通過靶向調節基質金屬蛋白酶-14和血管內皮生長因子，減少RA-FLS的遷移和侵襲［8］，減輕關節損傷和滑膜炎癥，緩解RA的進展。鄭錫銘等［9］進行相關性分析發現，RA患者血清和關節液中miR-16、miR-17、miR-30a、miR-101、miR-106和miR-130的表達水平明顯高于普通骨關節炎患者和健康人，提示相關miRNA的表達水平或許可以作為監測RA的新指標。HAND2-AS1是一種lncRNA，在MSCs外泌體中的過表達可以通過miR-143-3p/TNFAIP3軸使核轉錄因子-κB（NF-κB）通路失活，從而抑制RA-FLS的增殖，誘導細胞凋亡［10］。因此，將特異性lncRNA裝載到MSCs衍生的外泌體中可以為臨床上基于無細胞MSCs的療法提供新的治療模式。

2 外泌體與系統性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）

外泌體可以通過運輸自身抗原、促進免疫復合物沉積、激活補體、刺激炎癥反應導致腎組織損傷以及微血栓形成而引起狼瘡性腎炎（lupus nephritis，LN）［11］。在LN的各種病理生理刺激過程中，細胞可以主動將miRNA包裝成外泌體并將其釋放到尿液中，從而反映腎臟的組織病理學變化，其中miR-146a參與腎臟炎癥、纖維化進展，并負調節γ干擾素途徑［12］，還可以反向控制MSCs的死亡［13］。SOL?等［14］發現，LN慢性化指數（CI）與尿外泌體miR-21、miR-150、miR-29c呈正相關；此外，這3種miRNA可能通過SP1和Smad3/轉化生長因子-β（TGF-β）途徑增加纖維化分子，從而促進腎纖維化。提示由其組成的尿外泌體多標記物組合可能成為檢測早期腎纖維化和預測LN疾病進展的一種新方法。TAN等［15］研究發現，SLE患者血清miR-451a水平可以區分SLE合并腎損害患者和無腎損害患者，且具有較高的敏感性和特異性。活動期LN患者尿外泌體let-7a和miR-21表達與非活動期LN患者相比顯著下調，因此，尿液外泌體中miRNA let-7a和miR-21的水平可用于指導LN患者的臨床分期［16］。DONG等［17］研究發現，外泌體可能通過調節血管內皮細胞緊密連接蛋白的表達參與出血機制，進而緩解SLE合并免疫性血小板減少患者的出血癥狀。CHEN等［18］研究顯示，人臍帶間充質干細胞（hUCMSCs）來源的外泌體可以激活特定的巨噬細胞表型，促使巨噬細胞極化，增加M2巨噬細胞的比例，增強巨噬細胞的吞噬功能；還可以降低IL-6、TNF-α、IL-1β等促炎因子，減輕SLE相關彌漫性肺泡出血的癥狀；且hUCMSCs外泌體在治療上具有與甲潑尼龍相似的作用。hUCMSCs還可以通過miR-199a-5p介導的Sirt1/p53信號通路改善小鼠的狼瘡癥狀，促進脾內CD4+ T細胞的衰老［19］。因此，hUCMSCs外泌體的潛在機制可能為SLE-DAH的治療提供新的治療靶點。

3 外泌體與強直性脊柱炎（ankylosing sporidylitis，AS）

骨形態發生蛋白（BMP）是TGF-β家族的一個子家族，通過BMP受體在骨形成中發揮作用［20］。在脊椎關節炎小鼠模型中，BMP-2在炎癥部位的局部高表達，提示其參與AS的發展［21］。研究表明，TGF-β1可以刺激破骨細胞前體分化，增強破骨細胞形成，并在補體激活后升高，參與AS的發展［22］。miR-214-3p可以通過阻斷BMP/TGF-β軸從而抑制AS成纖維細胞的成骨分化［23］。破骨細胞來源的外泌體miR-214-3p可以抑制成骨細胞骨形成［24］，miR-214在AS患者血清中持續降低，提示其可能成為AS診斷的新生物標志物［25］。miRNA可以參與T細胞存活信號的調節和促炎途徑，其中miR-29a、miR-21、miR-34a、miR-17-5p和miR-27b-3p還可以控制骨重塑，miR-214能夠控制T細胞自噬，從而參與AS的病理過程［26］。轉錄因子BATF2可以參與細胞凋亡的調節，有研究發現，BATF2在AS患者中的表達顯著下調，骨髓間充質干細胞（BMSCs）來源的外泌體能增加FLS中BATF2的表達，促進細胞凋亡，抑制AS的發展。體內研究結果顯示，BMSCs來源的外泌體能減輕AS小鼠模型的關節炎嚴重程度和肌腱端炎［27］。有實驗研究發現，M2-EVS攜帶的miR-22-3p可以轉導入hBMSCs，從而在體內外通過激活Wnt/β-catenin信號通路對AS-BMSCs的成骨分化起到促進作用，為治療AS骨代謝異常提供新的治療方向［28］。

4 外泌體與干燥綜合征（Sj?gren's sydrome，SS）

髓源性抑制細胞（MDSCs）在SS患者和實驗性SS小鼠的疾病進展過程中表現出免疫抑制功能受損［29］。小鼠嗅覺外MSCs衍生的外泌體通過上調精氨酸酶表達和增加活性氧和一氧化氮水平顯著增強MDSCs的抑制功能。此外，靜脈注射小鼠嗅覺外MSCs衍生的外泌體治療可以顯著減緩實驗性SS小鼠的疾病進展并恢復MDSCs的功能［30］。Th17是主要的致病效應細胞，在腺體中誘導炎癥和自身免疫，進一步造成腺體損傷［31］。原發性SS患者外周血單個核細胞中miR-146a-5p的表達顯著上調，體外實驗證實，miR-146a-5p可以促進Th17分化，這可能與其靶向調節金屬蛋白酶17，激活IL-23/IL-23R信號通路有關［32］。hUCMSCs來源的外泌體可以誘導自身免疫性干眼外周血單核巨噬細胞向M2表型極化，抑制相關炎性因子的產生，提高抗炎因子的表達，進而起到緩解SS患者眼部炎癥的作用［33］。AQRAWI等［34］對原發性SS患者唾液和淚液進行LC-MS分析并分離出外泌體，認為外泌體可以作為SS可能的新生物標記物，提高SS診斷的準確性，也可能應用于疾病的分期和監測。

5 外泌體與系統性硬化癥（systemic sclerosis，SSc）

與正常人相比，從SSc患者血清中分離的外泌體中涉及促纖維化靶基因的刺激或抑制抗纖維化基因的miRNA顯著增加［35］。一些miRNA可能與纖維化基因的調控有關，其中，LET-7a在SSc患者成纖維細胞或皮膚中表達下調，miR-146a在患者外周血單個核細胞中表達下調［36］。在彌漫性皮膚系統性硬化癥（dSSc）的中性粒細胞外泌體中有22個失調的外泌體miRNA和281個失調的外泌體lncRNA。它們的靶基因與Wnt、AMPK、IL-23和NOTCH信號通路相關。用dSSc中性粒細胞外泌體刺激人真皮微血管內皮細胞和人原代皮膚成纖維細胞可以導致纖維化相關基因表達發生改變［37］，因此，中性粒細胞外泌體中miRNA和lncRNA的表達可能為dSSc的發病機制提供新的研究方向。ROZIER等［38］將導入miR-29a-3p的外泌體注射到HOCl誘導的SSc模型中，發現可以有效延緩疾病的進程，miR-29a-3p的靶基因DNMT3A、Pdgfrbb、Bcl-2、Bcl-1與皮膚纖維化的改善有關，在疾病治療與調節細胞凋亡中發揮重要作用。CHEN等［39］將供體BMSCs分泌的miR-151-5p轉移到Tsk/+小鼠BMSCs中，發現其可以抑制IL4Rα的表達和mTOR通路的激活，從而促進成骨分化，改善骨量減少及皮膚硬化，提示miR-151-5p可能是SSc治療的特異性靶點。以往的研究表明，將hUCMSCs移植到纖維化的肝臟可以改善肝纖維化，恢復肝功能。LI等［40］用hUCMSCs來源的外泌體治療SSc小鼠，結果表明，其可以恢復小鼠真皮結構，減少真皮厚度，通過下調TGF-β/Smad信號通路減弱真皮纖維化中肌成纖維細胞的激活和膠原沉積。

6 小 結

越來越多的證據表明，外泌體通過與受體細胞的表面受體相互作用將生物分子傳遞至受體細胞，在細胞增殖、分化、凋亡與免疫調節中發揮重要作用。現有的證據表明，外泌體介導的免疫反應可以導致正常組織損傷，促進疾病的發生和發展。如通過NF-κB信號通路誘導樹突狀細胞活化，使CD4+ T細胞分化失衡，導致慢性淋巴細胞性甲狀腺炎［41］；通過誘導巨噬細胞M1極化加劇胰島素抵抗和動脈粥樣硬化。外泌體中所含有的miRNA、lncRNA和circRNA在部分代謝性疾病、自身免疫性疾病、心血管疾病中可以起到診斷作用，但其確切的作用機制仍需進一步的研究以明確。在自身免疫性疾病的治療中，MSCs外泌體作為無細胞治療的載體引起了廣泛關注，它們不僅具有MSCs自身治療作用，還減少了對注射活細胞安全性的擔憂。盡管對MSCs外泌體的研究已經取得了很大的進展，但在外泌體可以用作臨床使用的藥物載體之前，還有許多領域有待探索，如外泌體的生產、支持材料、安全給藥途徑和劑量等［42］。

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收稿日期：2023-05-15；修回日期：2023-06-21