外泌体在肺部疾病中的研究

　

外泌体（exosome）是细胞质膜内陷形成的细胞多囊泡体与细胞膜融合后释放到细胞外基质的膜性囊泡，其直径40-nm。外泌体在体内来源和分布广泛，可将携带的蛋白、脂质和核酸等物质传递到相邻及远处细胞参与机体的生理病理过程，是细胞间信息交流的一种重要工具。

一、支气管哮喘（简称哮喘）

气道上皮细胞、肺泡巨噬细胞、血管内皮细胞等多种细胞分泌的外泌体可参与哮喘的发病过程，研究发现巨噬细胞和树突状细胞分泌的外泌体可通过白三烯的生物合成而参与哮喘的炎症反应。在人的肺泡灌洗液中分离出外泌体，发现哮喘患者的外泌体含量高于健康人，而将哮喘患者肺泡灌洗液提取的外泌体作用于支气管上皮细胞可增加白三烯和炎症因子的释放，提出外泌体可能通过诱导肺内炎性因子和白三烯的生成而引起气道炎症。

研究人员发现哮喘模型小鼠肺泡灌洗液中的外泌体含量高于对照组，体外实验发现IL-13处理的上皮细胞分泌的外泌体可导致单核细胞的增殖，而应用外泌体分泌抑制剂GW可减少哮喘模型小鼠单核细胞的增殖和炎症反应，从而证明外泌体在哮喘发病中发挥重要作用。除在肺泡上皮细胞、巨噬细胞发现外泌体外，有研究者发现中性粒细胞衍生的外泌体可以增加气道平滑肌细胞的增殖，在哮喘疾病进程及气道重塑中发挥重要角色。体外实验发现重症哮喘成纤维细胞来源外泌体可促进支气管上皮细胞的增殖，表明外泌体部分参与了哮喘的气道重塑。

二、慢性阻塞性肺疾病（简称COPD）

研究发现烟雾提取物可导致人支气管上皮细胞分泌的外泌体中miR-表达的相对上调，且miR-通过抑制自噬相关基因7（ATG7）使肺成纤维细胞向肌成纤维细胞分化，从而参与COPD气道重塑。将烟草烟雾处理的人支气管上皮细胞与人成纤维细胞MRC-5共培养，发现前者分泌的外泌体中miR-21可通过pVHL/HIF-1α信号通路促进成纤维细胞向肌成纤维细胞的分化，再次验证外泌体在COPD发病中的重要作用。近期研究结果显示，多形核中性白细胞分泌的外泌体过度活化引起COPD患者出现肺气肿，提出对多形核中性白细胞外泌体进行定量研究，可能有益于慢阻肺患者疾病活动监测、治疗疗效和早期疾病检测。

三、肺部肿瘤

研究发现肿瘤细胞分泌的外泌体具有促癌作用，比如，低氧条件下癌细胞可以通过低氧诱导因子HIF-1α增加外泌体的分泌，而低氧环境下的癌细胞分泌的外泌体含有更多的与血管生成与肿瘤转移相关的蛋白物质。肺癌细胞株A外泌体中的miR-21和miR-29a可作为配体与toll样受体（TLR）家族的受体（小鼠TLR7和人类TLR8）结合，从而触发TLR介导的促进转移炎症反应，最终可能导致肿瘤生长和转移。

外泌体为膜性结构，可保护其腔内内容物避免受到细胞外蛋白酶的降解，在储存条件下具有高度稳定性，且与体液相比，其样本复杂性较低，在临床中用于生物标志物检测具有巨大的潜力。研究人员发现吉非替尼耐药非小细胞肺癌患者血浆外泌体PLAURmRNA高于吉非替尼敏感的非小细胞肺癌患者，PLAUR可通过EGFR/p-AKT/survivin信号通路诱导吉非替尼耐药，PLAUR有可能成为吉非替尼耐药的非小细胞肺癌患者的新靶点。目前外泌体作为肿瘤治疗方法已开展临床前期研究，树突状细胞来源外泌体（Dex）的膜含有多种免疫反应蛋白，可产生肿瘤相关抗原并激活T细胞，利用Dex在肺癌中已开展Ⅰ期和Ⅱ期临床试验。

四、弥漫性实质性肺疾病研究者从肺纤维化模型小鼠肺泡灌洗液和人肺泡灌洗液（IPF患者、非IPF的ILD患者、非ILD患者和健康志愿者）中提取外泌体发现与对照组相比小鼠及肺纤维化患者的肺泡灌洗液外泌体含量增加，而外泌体介导WNT-5A信号促进成纤维细胞的增殖从而促进IPF疾病的发病。

使用microRNAPCR阵列检测博来霉素诱导的肺纤维化小鼠模型，筛选出外泌体miR-21-5p，发现其在IPF患者血清表达明显高于健康对照组，通过生存分析，发现血清外泌体miR-21-5p高的IPF患者在30个月内预后明显降低，提示血清外泌体miR-21-5p可能成为IPF预后的一种标志物。

干细胞具有组织修复功能，研究人员通过比较间充质干细胞和间充质干细胞释放的外泌体治疗模型肺纤维化，发现干细胞主要通过外泌体形式发挥组织修复功能，为肺组织修复治疗开辟了新途径。研究发现人羊膜上皮细胞来源外泌体（hAECExo）携带的蛋白物富集了MAPK信号通路、凋亡和发育生物学通路，miRNA富集了PI3K-Akt、Ras、Hippo、TGF-β和局灶性黏附通路；hAECExo经鼻治疗小鼠肺纤维化模型可减少肺部炎症和肺纤维化，具有抗纤维化、免疫调节和再生功能，为肺纤维化提供新的治疗方向。

五、急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征（ALI/ARDS）

ALI/ARDS是由肺毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞损伤引起的弥漫性肺间质及肺泡水肿。研究发现小鼠经高氧刺激后，其肺泡灌洗液和血清中肺上皮细胞来源的外泌体含量增加，这些外泌体通过ROCK1通路激活巨噬细胞参与急性肺损伤炎症反应，提示了外泌体在急性肺损伤中的发挥重要作用。

ALI/ARDS的局部和全身性炎症反应是由循环细胞如白细胞、血小板和内皮细胞之间的相互作用协调的，而细胞释放的微囊泡被证明可以评估炎症反应。用人内皮祖细胞（EPC）来源外泌体以气管内给药方式治疗脂多糖（LPS）诱导的急性肺损伤小鼠模型，发现EPC来源外泌体可降低髓过氧化物酶（MPO）活性，减轻肺损伤评分、肺水肿及LPS诱导的急性肺损伤；同时发现外泌体中的MiR--3p和miR--5p增加紧密连接蛋白的表达及维持肺泡上皮屏障的完整性，证明了EPC外泌体可通过将miR-传递到上皮细胞而减轻肺损伤的机制，同时为外泌体雾化治疗提供新思路。

六、呼吸系统感染性疾病

呼吸系统感染由多种微生物包括细菌、病毒、支原体、真菌、寄生虫等引起。微生物感染宿主时可通过分泌外泌体引起机体炎症反应。采用铜绿假单胞菌感染小鼠模拟细菌性肺部感染模型，并提取小鼠肺泡灌洗液中外泌体行RNA分析发现肺泡灌洗液中外泌体中miRNAs主要来源于肺泡Ⅰ型上皮细胞；肺泡Ⅰ型上皮细胞分泌的富含miRNAs的外泌体可主动进入肺泡巨噬细胞从而促进炎性小体激活、中性粒细胞募集和M1-巨噬细胞极化，在细菌性肺炎中发挥促进炎症作用。

小结

外泌体是机体微环境中的重要组分，参与呼吸系统疾病、肿瘤及其他疾病的发生与发展。与传统生物标志物相比，外泌体具有广泛性稳定性及可修饰性的优势，可以更好地反映机体状态。随着外泌体研究的深入，其有望成为呼吸系统疾病预测、诊断和病情评估的新途径。干细胞来源的外泌体具有干细胞的再生修复功能，且具有低免疫原性、无致畸性、耐低温、易于运输和保存的优势，作为无细胞的干细胞治疗技术为呼吸系统疾病带来新的方向。

供稿：李楠

图文编辑：胡志洁

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