外泌體在消化系統(tǒng)疾病中的作用機(jī)制及中藥干預(yù)研究進(jìn)展

楊 藝,王 偉,寇然冰,王佑輝,路士華

(山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院,山東 濟(jì)南 250014)

“脾胃為后天之本”,五臟六腑、四肢百骸皆賴脾胃運(yùn)化水谷以充養(yǎng),為人體正氣之大源。若因飲食所傷、情志不遂、藥物損傷、勞逸失度及素稟脾胃虛弱,可致脾胃納運(yùn)失司,升降失調(diào),導(dǎo)致脾胃病變。根據(jù)“異病同治、異病同治”理念,消化系統(tǒng)疾病雖有不同的臨床表現(xiàn),但其發(fā)病機(jī)制卻有一定相似之處,在治療中需進(jìn)行辨證施治。中藥以其簡、便、廉、驗(yàn)的獨(dú)特功效在脾胃病的治療中發(fā)揮著重要作用。

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),外泌體是一種特殊類型的囊泡,能夠通過自身攜帶的諸多蛋白質(zhì)及大量的核酸,實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的信息傳遞,進(jìn)而介導(dǎo)疾病的發(fā)生發(fā)展,影響機(jī)體的生理病理過程[1]。

因此,深入研究外泌體在消化系統(tǒng)疾病中的發(fā)病機(jī)制,尤其是中藥通過干預(yù)其介導(dǎo)發(fā)揮治療作用,有重要的臨床意義。鑒于目前該方向研究較少,且缺乏全面系統(tǒng)的總結(jié),本文將展開系統(tǒng)綜述,以期為中醫(yī)藥治療消化系統(tǒng)疾病提供新的思路與方法。

1 外泌體的特點(diǎn)與功能

作為細(xì)胞分泌的微泡的一種,外泌體是一種具有獨(dú)特的杯狀結(jié)構(gòu),能夠攜帶蛋白質(zhì)、核酸等具有多種生理活性成分的雙層囊泡,其直徑多在30～100 nm之間。隨著技術(shù)的發(fā)展,人們對外泌體的認(rèn)識逐漸深入,大量研究證實(shí),外泌體是細(xì)胞通訊過程中不可或缺的重要媒介。外泌體絕大部分情況下利用下列3種方式發(fā)揮其獨(dú)特的生物通訊功能:①通過自身的膜蛋白巧妙地與靶細(xì)胞上對應(yīng)的膜蛋白受體相結(jié)合,從而更快、更準(zhǔn)確地激活靶細(xì)胞的信號傳導(dǎo)通路。②外泌體膜蛋白能夠精確地被特定的蛋白酶分割,分割后的部分能夠與細(xì)胞膜上相對應(yīng)的受體結(jié)合,以此達(dá)到激活信號通路的目的。③外泌體自身攜帶大量蛋白質(zhì)及miRNA等物質(zhì),當(dāng)與靶細(xì)胞膜徑直結(jié)合時,可將自身攜帶的物質(zhì)大量釋放[2]。

2 外泌體介導(dǎo)的消化系統(tǒng)疾病

2.1 食管疾病 主要包括食管惡性腫瘤、反流性食管炎等。Risa在建立大鼠反流性食管炎模型后,將大鼠分為急性期、亞急性期、慢性期三組,并采用微陣列分析的方法監(jiān)測四種不同miRNA在不同階段的動態(tài)變化。結(jié)果顯示,慢性期階段miR-29a-3p的表達(dá)水平較另外三種miRNAs(128-3p、223-3p和3473)明顯增高,并且具有顯著特異性[3]。Lin 等[4]研究證明外泌體Wnt-5a可以通過干預(yù)作為細(xì)胞凋亡的重要信號通路Wnt/β-catenin的信號傳導(dǎo)及其相關(guān)的上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)變階段及進(jìn)程,阻礙癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和分化,從而在食管癌的侵襲和轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮作用。Shi等[5]通過高通量測序分析的方法證實(shí)外泌體miRNA193能夠通過減少細(xì)胞毒藥物如順鉑對癌細(xì)胞的抑制來促進(jìn)食管腫瘤細(xì)胞對順鉑耐藥性的生成。

2.2 胃部疾病 主要包括慢性胃炎、胃潰瘍、胃癌(Gastric carcinoma,GC)等。Fu等[6]指出GC細(xì)胞迅速分化和生長能夠經(jīng)由GC外泌體將通路PI3K/Akt和MAPK/ERK喚起的方式出現(xiàn)。并且,外泌體還能通過激活NF-κB通路刺激炎癥反應(yīng)的發(fā)生,進(jìn)而促進(jìn)GC細(xì)胞的繁殖和轉(zhuǎn)移。Kahroba等[7]研究發(fā)現(xiàn)在人體正常細(xì)胞中,可以分泌一種具有抗腫瘤作用的外泌體即富含miR-101的外泌體。GC早期,細(xì)胞中的miRNAs水平由于腫瘤細(xì)胞的破壞而降低,同時miR-101無法從細(xì)胞微環(huán)境中獲得足夠的補(bǔ)充,導(dǎo)致其在一定程度上能夠刺激GC迅速生長。Liu等[8]通過30例慢性萎縮性胃炎(Chronic atrophic gastritis,CAG)患者血清外泌體中提取部分RNA,并利用下一代測序的方法探究兩者miRNA表達(dá)譜的不同。最終發(fā)現(xiàn),兩組患者之間hsa-miR-122-5p的表達(dá)具有顯著區(qū)別,由此得出hsa-miR-122-5p可能是CAG的一個檢測標(biāo)志物。

2.3 腸道疾病 主要包括炎癥性腸病(IBD)、輪狀病毒性腸炎(RVE)、腸易激綜合征及結(jié)腸癌等。Zhang等[9]指出,通過對唾液中提取IBD患者外泌體RNA進(jìn)行研究,得出結(jié)論,外泌體可激活巨噬細(xì)胞,從而通過干擾免疫反應(yīng)、破壞腸道黏膜屏障功能、促使菌群失調(diào)等途徑誘導(dǎo)IBD的發(fā)生。腫瘤疾病發(fā)生的一個重要原因是外泌體RNA miR-128-3p出現(xiàn)異常表達(dá)。Liu等[10]通過將對抗腫瘤藥物奧沙利鉑發(fā)生耐藥的結(jié)腸腫瘤細(xì)胞用miR-128-3p進(jìn)行轉(zhuǎn)染,同時轉(zhuǎn)染正常腸道黏膜細(xì)胞,結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-128-3p能夠在一定程度上阻抑細(xì)胞上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)變過程,并增加腫瘤細(xì)胞對奧沙利鉑的耐藥率。納璐等[11]在實(shí)驗(yàn)中將MA104細(xì)胞中的miR-125b-1-3p的含量分別采取上調(diào)和下調(diào)的措施進(jìn)行處理,處理后分別感染RV,結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞被RV感染后,miR-125b-1-3p的表達(dá)水平發(fā)生顯著升高的變化,將其上調(diào)后,PI3K/Akt通路活性出現(xiàn)顯著下降,由此確定miR-125b-1-3p能夠在干預(yù)PI3K/Akt通路的情況下抑制RV的復(fù)制。杜靜[12]分別通過體外實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)兩種方式發(fā)現(xiàn)vsRNA1755能夠通過抑制RV 的VP3基因表達(dá),感染RV的復(fù)制,從而降低RV在腸道中的繁殖速度。

2.4 肝膽胰疾病 主要包括病毒性肝炎、酒精性肝病、急性胰腺炎、肝癌、膽囊癌等。研究發(fā)現(xiàn),外泌體不僅能夠直接參與乙肝病毒的復(fù)制,而且能夠在免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)中發(fā)揮不可忽視的作用[13]。Yang等[14]在實(shí)驗(yàn)中通過對HBV編碼的miRNA(HBV-miR-3)的表達(dá)水平進(jìn)行追蹤,發(fā)現(xiàn)了HBV-miR-3能夠通過對HBV轉(zhuǎn)錄物進(jìn)行調(diào)控從而干預(yù)乙肝病毒的復(fù)制。Babuta等[15]發(fā)現(xiàn)酒精能夠使miR-155數(shù)量顯著上升,并且能夠靶向調(diào)節(jié)雷帕霉素(mTOR)及肝臟中的溶酶體相關(guān)膜蛋白等物質(zhì),從而抑制溶酶體的自噬量,由此得到“miR-155在酒精性肝病中是調(diào)節(jié)自噬的重要介質(zhì)”這一結(jié)論。Liu等[16]通過實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)miR-92a-2-5p能夠阻礙雄激素受體(AR)的表達(dá),干擾PHLPP/p-Akt/β-catenin酶促反應(yīng)傳導(dǎo)通路,從而加速肝癌細(xì)胞的生長繁殖。Zheng等[17]在實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)在膽囊癌細(xì)胞中,miR-182的呈現(xiàn)程度較正常人明顯增高,同時miR-182能夠增強(qiáng)富含半胱氨酸的蛋白(RECK)的基因表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)膽囊癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。Jimenez等[18]利用牛磺膽酸誘導(dǎo)大鼠急性胰腺炎模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)在急性胰腺炎過程中出現(xiàn)了兩種不同的外泌體群,分別是促炎活性較高的miR-155以及低水平表達(dá)的miR-21和miR-122。

3 中藥干預(yù)外泌體治療消化系統(tǒng)疾病

脾胃為氣機(jī)升降之樞紐,脾主升,胃主降,脾宜升宜健,胃宜降宜和,升降相因,氣機(jī)調(diào)暢;升降失和,氣機(jī)凝滯,則胃脘疼痛、吞酸吐雜等諸癥叢生。由于脾胃病病因病機(jī)有相似之處,根據(jù)異病同治理論,其治療亦有異曲同工之妙。中藥因具有多途徑、多靶點(diǎn)、雙向調(diào)節(jié)等特點(diǎn)在消化系統(tǒng)疾病的治療中備受關(guān)注。近年來,越來越多的研究發(fā)現(xiàn),中藥單體及復(fù)方可通過干預(yù)外泌體途徑,發(fā)揮治療消化系統(tǒng)疾病的療效。

3.1 中藥單體

3.1.1 醌類:紫草是涼血活血藥的一種,有涼血活血、解毒透疹之功。作為從中提取的最重要的生物活性成分,紫草素是一種萘醌類化合物,對病毒等微生物及腫瘤、炎癥等疾病均有較好的遏制作用。研究證實(shí)紫草素能夠通過介導(dǎo)外泌體發(fā)揮治療消化系統(tǒng)疾病的作用。紫草素能夠通過氧化應(yīng)激反應(yīng)刺激活性氧(ROS)的產(chǎn)生,提高ROS水平,進(jìn)而使外泌體miR-128的釋放水平顯著降低,在此條件下,抗腫瘤的免疫反應(yīng)得到了激活,由此發(fā)揮其抗癌活性[19]。王延蛟[20]通過對藥物誘導(dǎo)的肝惡性腫瘤大鼠模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-133b的表達(dá)水平顯著升高,用不同濃度的紫草素處理后,STAT3及Cyclin D1的表達(dá)水平顯著降低,由此發(fā)現(xiàn)miR-133b與肝癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),且紫草素能夠在很大程度上促進(jìn)肝癌細(xì)胞的凋亡。作為活血化瘀藥的一種,丹參能夠逐心腹之邪、治血病凝結(jié)之癥,同時可發(fā)揮破癥除瘕之療效。其主要生物活性成分丹酚酸A(SAA)是一種菲醌類化合物,具有重要的抗癌作用[21]。葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78在癌細(xì)胞的生長增殖中發(fā)揮不可或缺的作用,癌細(xì)胞能夠在很大程度上將其分泌到細(xì)胞間質(zhì)及其中的體液成分中,并在外泌體的幫助下,使癌細(xì)胞不斷生長繁殖,促進(jìn)腫瘤發(fā)展。而SAA能夠巧妙地與GRP78發(fā)生交叉作用,抑制其分泌與釋放,從而發(fā)揮抗腫瘤作用[22]。

3.1.2 萜類:作為補(bǔ)氣藥的一種,黃芪具有大補(bǔ)元?dú)狻?fù)脈固脫、托毒排膿之效。其最主要的生物活性成分黃芪甲苷Ⅳ具有抗病毒、提高免疫力等作用。Xiong等[23]以新生兒臍帶血分離出的核細(xì)胞為研究對象,對其用黃芪甲苷Ⅳ溶液進(jìn)行培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷Ⅳ組人內(nèi)皮祖細(xì)胞外泌體中miRNA-126-3p的表達(dá)水平明顯升高,由此發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷Ⅳ可以顯著提升人內(nèi)皮祖細(xì)胞分泌含miRNA-126外泌體的功能。隱丹參酮是丹參提取物中的重要組成部分,早有研究指出,隱丹參酮具有抗菌、抗炎的作用。Chang等[24]利用隱丹參酮對經(jīng)過E型前列腺素2(EP2)處理的HA22T細(xì)胞為研究對象,得到隱丹參酮能夠抑制肝癌細(xì)胞中外泌體的表達(dá),從而發(fā)揮抗肝癌細(xì)胞作用的結(jié)論,為其成為新型抗肝癌藥物提供了有力依據(jù)。斑蝥具有破血逐瘀、散結(jié)消瘀的作用,其主要提取物去甲斑蝥素具有抗癌作用,常被用于腫瘤性疾病的治療。Liang等[25]以去甲斑蝥素(NCTD)為研究對象,以骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體(BMSC-Exos)為觀察指標(biāo),發(fā)現(xiàn)BMSC-Exos-NCTD具有較好的修復(fù)受損肝細(xì)胞及相關(guān)組織的作用,從而認(rèn)為去甲斑蝥素可作為抗肝癌的重要靶點(diǎn)藥物。作為中藥桔梗的主要提取物之一,桔梗皂苷D(PD)具有解痙止痛、抗炎、抗癌作用。研究表明,PD能夠增強(qiáng)miR-34a的表達(dá)水平并且在一定程度上抑制survivin的表達(dá)進(jìn)而發(fā)揮其抗胃癌細(xì)胞的作用[26]。

3.1.3 生物堿類:作為清熱解毒藥的一種,龍葵具有散瘀消腫、清熱解毒之效。其主要活性成分龍葵堿具有抗腫瘤的作用,被廣泛應(yīng)用于卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌等腫瘤性疾病中。最新研究發(fā)現(xiàn),龍葵堿能夠通過外泌體途徑抑制肝癌的發(fā)展。Lin等[27]指出,龍葵堿能夠?qū)σ詍iRNA132(hsa-miR-132)為作用靶點(diǎn)使其迅速凋亡的乙酰膽堿起到干預(yù)作用,從而發(fā)揮其抗肝癌細(xì)胞生長、增殖和轉(zhuǎn)移的作用。青風(fēng)藤具有祛風(fēng)通絡(luò)利尿的作用,作為其主要有效提取物,青藤堿在炎癥、癌癥及免疫系統(tǒng)等疾病治療上能夠發(fā)揮積極作用。有研究發(fā)現(xiàn),青藤堿能夠通過外泌體途徑干預(yù)肝癌的發(fā)生和進(jìn)展。在研究青藤堿的抗癌機(jī)制時,通過大鼠肝細(xì)胞癌(HCC)釋放外泌體的水平進(jìn)行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)外泌體能夠阻止HepG2細(xì)胞的轉(zhuǎn)移,從而起到促進(jìn)肝癌細(xì)胞凋亡、預(yù)防其轉(zhuǎn)移的功效[28]。

3.1.4 苷類:紅景天能夠祛邪惡氣、理氣養(yǎng)血、潤肺補(bǔ)腎,其主要生物活性成分紅景天苷(Sal)具有不可忽視的抗腫瘤、干擾細(xì)胞代謝、增強(qiáng)免疫力的作用。研究發(fā)現(xiàn),Sal能夠使外泌體鞘氨醇激酶1(SphK1)呈現(xiàn)低表達(dá)狀態(tài),降低了肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移率,達(dá)到抗肝癌的作用,并且能夠抑制肝細(xì)胞凋亡、減輕肝細(xì)胞的損傷程度,起到保肝的重要作用[29]。

3.1.5 黃酮類:黃芩是清熱燥濕藥的重要組成之一,能夠有效發(fā)揮逐水、下血閉、除熱、燥濕之功效。其主要有效提取物黃芩苷可以抑制細(xì)菌等微生物的繁殖,同時對泌尿系感染、腫瘤等疾病的治療有著重要作用[30]。Tao等[31]通過對黃芩苷處理過的人結(jié)腸癌細(xì)胞進(jìn)行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)大量腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體被明顯抑制,從而降低了腫瘤基因的表達(dá)水平,達(dá)到抗腫瘤作用。

3.1.6 其他:作為一種多酚化合物,白藜蘆醇存在于虎杖等中草藥中,具有高效的抗炎、抗氧化、抗腫瘤作用。研究發(fā)現(xiàn),白藜蘆醇能夠?qū)ν饷隗wmiRNAs和lncRNAs的表達(dá)產(chǎn)生顯著抑制作用,從而發(fā)揮對胃癌、結(jié)腸癌等消化道腫瘤的抑制作用[32]。瑞香狼毒具有清熱解毒、消腫生肌之效。研究發(fā)現(xiàn),瑞香狼毒能夠通過外泌體hsa-miR-107發(fā)揮其抗肝癌細(xì)胞的作用[33]。

3.2 中藥復(fù)方 Kim等[34]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)歸四逆甲五珠玉生筋湯(DSGOST)能夠誘導(dǎo)外泌體的釋放與表達(dá),從而使作為細(xì)胞間通訊媒介的外泌體在胃癌細(xì)胞中呈高表達(dá)水平,由此激活抗腫瘤免疫反應(yīng),達(dá)到抗腫瘤的效果。作為《金匱要略》經(jīng)典方劑,大黃蟲丸(DZP)被廣泛應(yīng)用于子宮肌瘤等婦科疾患,然而有研究發(fā)現(xiàn),DZP能夠介導(dǎo)外泌體干預(yù)大腸癌肝轉(zhuǎn)移。Chen等[35]以C57BL/6J小鼠的MC38-EGFP細(xì)胞為研究對象,對其用DZP溶液培養(yǎng),來觀察MC38-EGFP細(xì)胞負(fù)載的外泌體動態(tài)變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn),DZP能夠使CC趨化因子配體-2(CCL2)的表達(dá)水平發(fā)生異常降低,從而得出DZP能夠介導(dǎo)外泌體干預(yù)大腸癌肝轉(zhuǎn)移的結(jié)論。李晶晶等[36]將滋陰化痰方溶液注入人胃癌細(xì)胞株MGC-803細(xì)胞,提取其分泌的外泌體,觀察小鼠體重和成瘤情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)滋陰化痰方劑量組小鼠體重明顯下降,由此證實(shí)滋陰化痰能夠介導(dǎo)外泌體干預(yù)胃癌細(xì)胞的生長。馮小可等[37]運(yùn)用化痰消瘀方治療萎縮性胃炎伴腸化生病患,結(jié)果發(fā)現(xiàn)病患胃液miR-133a和miR-421呈現(xiàn)程度明顯升高,癥狀及萎縮和腸化生程度均提示明顯好轉(zhuǎn)。劉佳琴等[38]通過提取含健脾消癌方含藥血清培養(yǎng)的人結(jié)腸腫瘤細(xì)胞來源正常人胚肺成纖維細(xì)胞(HFL1)分泌的外泌體進(jìn)行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)HFL1細(xì)胞攝取了大量外泌體,使結(jié)腸癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移受到抑制。Dang 等[39]研究發(fā)現(xiàn),甘姜苓術(shù)湯能夠通過調(diào)控外泌體miRNA中的miR-138-5p/CPT1B軸進(jìn)而發(fā)揮抑制肝細(xì)胞脂肪變性、減輕肝細(xì)胞損傷的作用。

4 小 結(jié)

脾胃同居中焦,互為表里,既密不可分,又功能各異。胃主受納和腐熟水谷,脾主運(yùn)化而輸布營養(yǎng)精微;脾主升清,胃主降濁,一納一化,一升一降,共同完成水谷的消化、吸收、輸布及生化氣血之功能。《蘭室秘藏·中滿腹脹》云:“或多食寒涼,及脾胃久虛之人,胃中寒則脹滿,或臟寒生滿病。”可見,若因素體脾胃虛弱、或飲食不節(jié)、感受寒涼等原因,導(dǎo)致脾胃氣機(jī)升降失調(diào),則病從中生。雖病因病機(jī)復(fù)雜,但遵從“整體觀念”“辨證論治”“病證結(jié)合”,臨床遣藥多立竿見影,療效顯著。通過本文綜述不難發(fā)現(xiàn),外泌體的通訊功能在部分消化系統(tǒng)疾發(fā)病中的作用已得到證實(shí),能夠通過干預(yù)信號通路、激活炎癥因子、干擾免疫反應(yīng)、抑制細(xì)胞轉(zhuǎn)化等途徑干預(yù)消化系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展,但其干預(yù)疾病病理過程的具體機(jī)制尚無共識。而中醫(yī)藥以其多途徑、多靶點(diǎn)的特點(diǎn)能夠顯著干預(yù)外泌體的傳媒功能,從而發(fā)揮治療消化系統(tǒng)疾病的作用。同時,由于中藥單體或復(fù)方的研究存在品類少、病種單一、基礎(chǔ)薄弱等局限,中藥有效性、科學(xué)性的論證和評價仍存在一定局限。今后可進(jìn)一步擴(kuò)大病種范圍,完善臨床及實(shí)驗(yàn)研究,深入挖掘外泌體在診療疾病中的機(jī)制,并探索中藥的靶向調(diào)控作用,以期為中醫(yī)藥治療消化系統(tǒng)疾病提供堅實(shí)的理論依據(jù)和循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。