丁甜甜呂鳳鳳趙巧英孫曉林*王永福*

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭 014010;2.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院風(fēng)濕免疫科,內(nèi)蒙古 包頭 014010;3.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室(內(nèi)蒙古自治區(qū)自體免疫學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室),內(nèi)蒙古 包頭 014010)

外泌體為40～150 nm的脂質(zhì)雙層膜囊泡,囊泡中包括蛋白質(zhì)、DNA、RNA及脂類等[1],脂質(zhì)雙層膜能保護(hù)囊泡的內(nèi)容物免受降解。外泌體在透射電子顯微鏡下類似于扁平的球體,是由多囊內(nèi)體膜向內(nèi)凸出并收縮而形成,當(dāng)多囊內(nèi)體膜與質(zhì)膜相互融合時(shí),外泌體被釋放進(jìn)入細(xì)胞外[2]。幾乎所有細(xì)胞都可自由分泌外泌體,如腫瘤細(xì)胞、B細(xì)胞、T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元、血細(xì)胞和上皮細(xì)胞等[3]。當(dāng)細(xì)胞分泌外泌體后,可以在惡性積液、血漿、支氣管肺泡灌洗液、唾液、母乳、附睪液和尿液等多種體液中發(fā)現(xiàn)[3]。外泌體具有許多生物學(xué)功能,包括遺傳物質(zhì)運(yùn)輸、免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞內(nèi)通訊[4]。外泌體的免疫調(diào)節(jié)功能與自身免疫性疾病的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān),在免疫治療中發(fā)揮重要作用,并可作為診斷疾病的有效生物標(biāo)志物,如干燥綜合征(sj?gren’s syndrome, SS)、系統(tǒng)性硬化癥(systemic sclerosis, SSc)和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis, RA)等。本文旨在討論外泌體在SSc中的最新進(jìn)展。

1 外泌體

1.1 外泌體的概念

外泌體是大小為40～150 nm的細(xì)胞外球形囊泡,由多囊內(nèi)體膜向內(nèi)凸出并收縮而形成[1]。外泌體含有蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)和各種細(xì)胞因子[3]。外泌體中的蛋白質(zhì)種類豐富,其中包括能夠參與外泌體內(nèi)部生物發(fā)生的蛋白質(zhì),如ESCRT復(fù)合體、ALIX、TSG101。與膜轉(zhuǎn)運(yùn)和融合功能密切相關(guān)的蛋白質(zhì),如RaB GTPases和膜聯(lián)蛋白[1]。外泌體還包括四分體蛋白(CD9、CD63、CD81和CD82)、熱休克蛋白(HSP70、HSP90)、整聯(lián)蛋白、II類蛋白、上皮細(xì)胞黏附分子(EpCAM)和人表皮受體(HER)家族的成員等[1]。外泌體中的核酸包括RNA和DNA,其中RNA常與疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān),主要包括微小核糖核酸(miRNA),信使核糖核酸(mRNA),長(zhǎng)鏈非編碼核糖核酸(lncRNA)。外泌體中的脂質(zhì)主要包括膽固醇、鞘磷脂、己糖神經(jīng)酰胺、磷脂酰絲氨酸和飽和脂肪酸等[3],它們都是質(zhì)膜的組成成分。正是由于外泌體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)和各種細(xì)胞因子等使其在生物體內(nèi)發(fā)揮功能。

1.2 外泌體的功能

外泌體參與細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),主要參與信息傳遞、炎癥、抗原呈遞、腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移、血管生成等過程[5]。已有研究表明,外泌體在細(xì)胞間通訊中起獨(dú)特的中介作用,當(dāng)外泌體從細(xì)胞表面釋放時(shí),外泌體可被受體細(xì)胞攝取、吞噬、內(nèi)化,從而釋放內(nèi)容物或與受體細(xì)胞物質(zhì)交換實(shí)現(xiàn)信號(hào)交流。外泌體還可與受體細(xì)胞膜直接融合,將蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等其他物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到受體細(xì)胞,激活或抑制各種信號(hào)通路,介導(dǎo)表型改變。另外,通過膜蛋白和表面粘附分子及受體,激活靶細(xì)胞內(nèi)受體以及下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,外泌體無需進(jìn)入靶細(xì)胞而發(fā)揮作用[3,6]。此外,外泌體還參與免疫調(diào)節(jié),包括抗原呈遞、免疫監(jiān)視、免疫激活和免疫抑制的調(diào)節(jié)等[7]。

2 SSc

SSc是一種病因不明的自身免疫性結(jié)締組織疾病,分為彌漫性系統(tǒng)性硬化癥(diffuse systemic sclerosis, dSSc)和局限性系統(tǒng)性硬化癥(localized systemic sclerosis, lSSc)。目前關(guān)于系統(tǒng)性硬化癥的發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚,除了可能的遺傳與環(huán)境因素外,還包括內(nèi)皮損傷和纖維增生性血管病變、免疫系統(tǒng)異常和成纖維細(xì)胞功能障礙3大機(jī)制[8]。免疫異?？赡艽龠M(jìn)SSc纖維化,同時(shí)纖維化也可能促進(jìn)免疫細(xì)胞活化。免疫異常也與SSc的血管病變有關(guān)。大多數(shù)研究表明血管損傷是免疫細(xì)胞的激活劑[9]。因此免疫異常與血管損傷及皮膚器官纖維化3者相互影響。越來越多證據(jù)顯示外泌體與SSc的血管損傷、免疫異常和纖維化密切相關(guān)。

3 外泌體與SSc

3.1 外泌體與血管病變

外泌體已在多種疾病中得到廣泛研究。例如外泌體可以促進(jìn)血管生成,從而促進(jìn)脊髓神經(jīng)功能的恢復(fù)[10]。外泌體以多種方式參與來自不同組織來源的腫瘤的發(fā)展,包括促進(jìn)血管生成、轉(zhuǎn)移和侵襲[6]。

SSc血管病變?cè)赟Sc的發(fā)病機(jī)制中起著核心作用。器官和組織的血管系統(tǒng)形成過程包括血管形成和血管新生,SSc血管病變主要是由兩者之間的異常平衡引起。在SSc患者中,毛細(xì)血管和小血管的顯著損失表明血管生成過程缺陷,組織缺血通常導(dǎo)致血管生成生長(zhǎng)因子,如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)的表達(dá),導(dǎo)致血管擴(kuò)張、增殖、內(nèi)皮細(xì)胞遷移和腔壁穩(wěn)定形成新血管。SSc中血漿VEGF水平升高,這可以刺激血管生成。VEGF及其受體VEGFR1和VEGFR2在SSc患者皮膚中的表達(dá)增加[11]。除了VEGF水平升高外,SSc患者表現(xiàn)出體內(nèi)抗血管生成因子與促血管生成因子水平的異常,具體表現(xiàn)為血管抑素、白細(xì)胞介素4(interleukin 4, IL-4)細(xì)胞因子以及趨化因子配體4蛋白(CXCL4)等抗血管生成因子水平的升高,內(nèi)皮素-1、粘附分子、胎盤生長(zhǎng)因子(PGF)和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2(FGF-2)以及血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)等促血管生成因子的過度表達(dá)[8]。

中性粒細(xì)胞來源的外泌體參與SSc的血管病變。激活的中性粒細(xì)胞可釋放外泌體,使幼稚的中性粒細(xì)胞致敏,并招募鄰近的中性粒細(xì)胞[12]。在研究SSc患者的外泌體對(duì)血管生成的作用時(shí)發(fā)現(xiàn)SSc患者的中性粒細(xì)胞外泌體抑制了人表皮微血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移[13],內(nèi)皮細(xì)胞在新血管形成和傷口愈合過程中發(fā)揮重要作用,因此SSc患者的中性粒細(xì)胞來源的外泌體具有抑制血管生成的作用。

在研究外泌體對(duì)SSc傷口愈合中的假定作用時(shí)發(fā)現(xiàn),與正常受試者相比,SSc小鼠的血清外泌體水平顯著降低。這種減少可能是由于SSc中的血管異常引起的外泌體從皮膚組織向血流的轉(zhuǎn)移受到干擾。血清外泌體水平降低與SSc血管受累互為因果關(guān)系,具體表現(xiàn)為血清外泌體水平降低的SSc小鼠更易出現(xiàn)血管受累,有血管受累的SSc小鼠可能由于轉(zhuǎn)移障礙而降低了血清外泌體水平,這反過來又通過下調(diào)I型膠原蛋白而導(dǎo)致傷口愈合延遲,形成惡性循環(huán),導(dǎo)致更容易出現(xiàn)皮膚潰瘍或凹陷性疤痕[14]。在血清源性外泌體對(duì)SSc小鼠傷口愈合的影響實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),相比于對(duì)照組緩沖液,用含外泌體的緩沖液處理的SSc小鼠皮膚傷口愈合加快,同時(shí),外泌體處理的小鼠傷口組織中Ⅰ型膠原α1和Ⅰ型膠原α2的基因水平上調(diào)[14]。因此,用血清來源的外泌體治療SSc小鼠可加速小鼠傷口的愈合。

3.2 外泌體與免疫系統(tǒng)

SSc的特征為自身抗體和細(xì)胞因子的產(chǎn)生以及免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)和激活。參與的細(xì)胞因子主要包括IL-4、白細(xì)胞介素6(interleukin 6,IL-6)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)等,發(fā)病過程涉及多種免疫細(xì)胞,例如T細(xì)胞、B細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、肥大細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等,在SSc患者的受累器官中B細(xì)胞、T細(xì)胞和固有免疫細(xì)胞浸潤(rùn)普遍增加。先天免疫和適應(yīng)性免疫在SSc的發(fā)病機(jī)制中扮演重要角色,先天和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)異?？梢砸鹱陨砜贵w的產(chǎn)生,介導(dǎo)自身免疫[11]。B細(xì)胞主要參與自身抗體的產(chǎn)生,但沒有證據(jù)證明SSc自身抗體在疾病中的直接因果意義,自身抗體的存在有助于SSc的診斷,并預(yù)測(cè)其嚴(yán)重程度和疾病進(jìn)展,例如,在有限或彌漫性SSc患者中可檢測(cè)到抗內(nèi)皮細(xì)胞自身抗體和抗成纖維細(xì)胞抗體,并與內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和成纖維細(xì)胞激活有關(guān)[8]。

免疫系統(tǒng)不同成分釋放的外泌體可能會(huì)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。在SSc患者中已發(fā)現(xiàn)高水平的單核細(xì)胞來源的外泌體,并且其可能在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡中發(fā)揮作用,而內(nèi)皮細(xì)胞凋亡是禽和人SSc皮膚病變的致病因素[8]。CD8+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞釋放的外泌體分子可能在調(diào)節(jié)性T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫抑制中發(fā)揮重要作用。研究結(jié)果表明,天然CD8+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞釋放的外泌體,類似于CD8+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞,可抑制CD8+T細(xì)胞反應(yīng)和抗腫瘤免疫,由于天然CD8+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞在維持自身耐受中發(fā)揮重要作用[15],因此,來自天然CD8+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的外泌體可能成為SSc以及自身免疫性疾病免疫治療的替代物。

不同免疫成分來源的外泌體發(fā)揮不同的免疫作用。B細(xì)胞是第一個(gè)能夠分泌外泌體的免疫細(xì)胞?？乖岢始?xì)胞(APC)(如樹突狀細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞等)分泌的外泌體富含共刺激分子以及主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex, MHC)Ⅰ類和Ⅱ類復(fù)合物,APC通過與抗原相互作用,抗原被蛋白酶降解成的多肽與MHC分子結(jié)合,此部分多肽即抗原肽,它們通過抗原肽在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用[16]。許多研究表明,外泌體的抗原呈遞功能在刺激免疫反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[4]。研究發(fā)現(xiàn)B細(xì)胞來源的外泌體可以通過激活CD4+T細(xì)胞,參與由淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的抗原呈遞[17]。由于外泌體參與抗原呈遞,即使缺乏抗原提呈細(xì)胞,外泌體也能夠促進(jìn)CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞的活化,激活免疫反應(yīng)[18]。B細(xì)胞衍生的淋巴母細(xì)胞樣細(xì)胞系(LCL)產(chǎn)生MHCII+FasL+外泌體,其可以誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞的凋亡[19]。然而目前關(guān)于外泌體參與SSc自身免疫的研究缺乏證據(jù),還需進(jìn)一步探索。

3.3 外泌體與纖維化

纖維化是一種修復(fù)性過程,其特征為器官組織內(nèi)過量纖維結(jié)締組織的沉積。肌成纖維細(xì)胞是SSc纖維化的關(guān)鍵效應(yīng)細(xì)胞。纖維化發(fā)生的一個(gè)重要過程是成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化,由許多促纖維化因子驅(qū)動(dòng)[20]。多種細(xì)胞可通過上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化途徑轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞,如血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞等,活化后的肌成纖維細(xì)胞可合成膠原蛋白,形成細(xì)胞外基質(zhì),從而導(dǎo)致纖維化[21]。血管損傷和功能障礙最有可能導(dǎo)致局部組織缺血,從而促進(jìn)組織纖維化。

多種信號(hào)通路可導(dǎo)致SSc纖維化,包括TGF-β信號(hào)、Wnt信號(hào)、Toll樣受體4信號(hào)(TLR4)、NOTCH信號(hào)、活性氧(ROS)生成、腺苷單磷酸激活蛋白激酶(AMPK)信號(hào)、IL-6和白細(xì)胞介素23(interleukin 23,IL-23)等其他因素[5]。TGF-β可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化,是導(dǎo)致SSc纖維化的最重要的生長(zhǎng)因子,大部分由血小板產(chǎn)生。Wnt途徑是SSc中持續(xù)活化成纖維細(xì)胞的重要介質(zhì), Wnt-3a激活β-catenin,刺激成纖維細(xì)胞增殖和遷移,膠原凝膠收縮,肌成纖維細(xì)胞分化,并通過TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)增強(qiáng)纖維化基因表達(dá)。NOTCH信號(hào)在SSc患者中被激活,并在纖維化中發(fā)揮重要作用。除此之外,與纖維化有關(guān)的信號(hào)還有TLR4。先天免疫細(xì)胞對(duì)肌成纖維細(xì)胞的激活大多發(fā)生在TLRs的環(huán)境中,阻斷TLR4信號(hào)傳導(dǎo)導(dǎo)致肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化和基質(zhì)重塑,從而預(yù)防和逆轉(zhuǎn)纖維化[22]。隨著近年來對(duì)外泌體與自身免疫性疾病發(fā)病機(jī)制的深入研究,越來越多證據(jù)顯示不同來源的外泌體及外泌體衍生的RNA與SSc的發(fā)病密切相關(guān)。

SSc患者皮膚可出現(xiàn)鈣質(zhì)沉著,鈣質(zhì)沉著病可通過皮膚形成潰瘍或感染[20]。因此皮膚傷口的愈合對(duì)SSc患者至關(guān)重要。通過研究外泌體與不同纖維化疾病的相關(guān)性可知,實(shí)質(zhì)細(xì)胞應(yīng)激后通過釋放外泌體,將應(yīng)激信號(hào)傳遞給鄰近的免疫細(xì)胞,如巨噬細(xì)胞,從而誘導(dǎo)幾個(gè)器官的纖維化[23-25]。皮膚再生依賴于皮膚細(xì)胞的增殖。在先前研究中評(píng)估了人類脂肪干細(xì)胞(adipose-derived mesenchymal stem cells,ADMSCs)來源的外泌體是否能夠刺激人類真皮成纖維細(xì)胞的再生,從而促進(jìn)傷口愈合,研究發(fā)現(xiàn)ADMSCs來源的外泌體可被人類真皮成纖維細(xì)胞內(nèi)化,以劑量依賴的方式促進(jìn)人類真皮成纖維細(xì)胞的增殖和遷移,刺激膠原合成,同時(shí)也增加了成纖維細(xì)胞中n-鈣粘蛋白、細(xì)胞周期蛋白-1和Ⅰ型和Ⅲ型膠原等基因表達(dá),微陣列分析顯示了具有再生功能的miRNAs的富集,從而加速皮膚再生[26]。另外,在研究人類ADMSCs來源的外泌體對(duì)皮膚傷口愈合的影響中發(fā)現(xiàn),ADMSCs及其來源的外泌體顯著增加了受體細(xì)胞中miR-19b的表達(dá),而抑制miR-19b導(dǎo)致ADMSCs來源的外泌體的治療效果降低。更進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)ADMSCs來源的外泌體miR-19b通過靶向趨化因子CC基序配體1(CCL1)和調(diào)節(jié)通路促進(jìn)皮膚傷口愈合[27]。TGF-β通路的激活可導(dǎo)致纖維化,從而促進(jìn)傷口愈合。這一發(fā)現(xiàn)可能有助于開發(fā)新的促進(jìn)傷口愈合的治療方法。

成纖維細(xì)胞來源的外泌體也可以誘導(dǎo)纖維化。在SSc中,通過對(duì)比正常人皮膚成纖維細(xì)胞與SSc患者成纖維細(xì)胞發(fā)現(xiàn),在SSc患者皮膚成纖維細(xì)胞中觀察到外泌體標(biāo)記CD63、CD9和CD81的表達(dá)增加,表明外泌體水平增加,而且來源于SSc患者成纖維細(xì)胞的培養(yǎng)基中Ⅰ型膠原α1和Ⅰ型膠原α2的mRNA水平顯著增加,外泌體含量增加可能誘導(dǎo)SSc患者成纖維細(xì)胞Ⅰ型膠原的表達(dá)增加,從而促進(jìn)纖維化。此外,從SSc患者成纖維細(xì)胞培養(yǎng)基中分離的外泌體也可以刺激正常成纖維細(xì)胞中Ⅰ型膠原的表達(dá)[14]。由此證明外泌體可能參與SSc的纖維化。

研究發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞來源的外泌體包含許多參與SSc發(fā)病機(jī)制的特征性miRNAs和lncRNAs,對(duì)dSSc患者中性粒細(xì)胞來源的外泌體miRNA和lncRNA表達(dá)譜進(jìn)行系統(tǒng)分析,發(fā)現(xiàn)了與外泌體的miRNAs、lncRNAs和mRNAs相關(guān)的信號(hào)通路,包括Wnt、AMPK、IL-23和NOTCH信號(hào)通路,同時(shí)鑒定出信號(hào)通路中與SSc纖維化相關(guān)的基因?qū)?dSSc患者中性粒細(xì)胞來源的外泌體可激活Wnt、AMPK、IL-23和NOTCH信號(hào)通路,促進(jìn)纖維化的發(fā)生[5]。這是第一個(gè)系統(tǒng)分析dSSc患者中性粒細(xì)胞來源的外泌體miRNA和lncRNA表達(dá)譜的研究,一些與SSc纖維化相關(guān)的lncRNA-miRNA-mRNA可能是dSSc中潛在的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn),但這些RNA的生物學(xué)功能和四個(gè)相關(guān)信號(hào)通路有待進(jìn)一步探索。

4 外泌體在SSc的診治中的潛在應(yīng)用

外泌體不僅可以作為生物標(biāo)志物診斷疾病,還可以作為多種疾病的治療劑。在臨床診斷上,外泌體可能是有效的生物標(biāo)志物,能夠超越目前現(xiàn)有的侵入性方法的診斷。外泌體攜帶的各種蛋白質(zhì)和miRNAs,是包括自身免疫疾病在內(nèi)的各種疾病的良好的生物標(biāo)志物的來源。外泌體中各種蛋白質(zhì)水平變化的定量數(shù)據(jù)可以使這些蛋白質(zhì)成為有價(jià)值的生物標(biāo)志物,用于診斷SSc、評(píng)估疾病進(jìn)展和嚴(yán)重程度或評(píng)估患者對(duì)治療的反應(yīng)。外泌體中的miRNAs作為生物標(biāo)志物或在鄰近和遠(yuǎn)處細(xì)胞中作為表型狀態(tài)修飾者的潛力一直是研究熱點(diǎn)。miRNAs是小的(約22個(gè)核苷酸)、非編碼和進(jìn)化保守的RNA,能夠在轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)大量蛋白編碼基因的表達(dá),循環(huán)miRNAs成為SSc潛在的替代診斷和預(yù)后標(biāo)記物[28]。在臨床治療上,由于有天然的生物相容性和細(xì)胞靶向特性,外泌體成為一種有潛力的藥物遞送載體[29]。目前有許多可用的藥物輸送的載體,如脂質(zhì)體、納米粒子、微膠粒、水凝膠等,但這些載體大多具有如生物利用度低、全身毒性高、較差的生物相容性及生物降解性等缺點(diǎn)。而外泌體和多囊泡體具有某些其他藥物輸送載體不具備的優(yōu)點(diǎn),如有機(jī)性、良好的生物利用度、穩(wěn)定性高、具有很少或非常小的毒性和免疫原性[12,30]。與傳統(tǒng)的給藥系統(tǒng)相比,納米囊泡給藥系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)⑺幬锾崆八偷教囟ǖ牟课?也稱為藥物靶向。目前的證據(jù)表明,外泌體的使用還可以為未來無細(xì)胞癌癥疫苗的開發(fā)奠定基礎(chǔ)[4]。

越來越多的研究證實(shí)外泌體對(duì)SSc模型小鼠有診治作用。在博萊霉素誘導(dǎo)的SSc小鼠模型中研究臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞(umbilical cord mesenchymal stem cells, UCMSCs)來源的外泌體對(duì)真皮纖維化的影響,結(jié)果表明SSc小鼠經(jīng)UCMSCs來源的外泌體治療后恢復(fù)了真皮結(jié)構(gòu),減少了真皮厚度,并增加了皮下脂肪組織厚度。此外, UCMSCs來源的外泌體抑制Ⅰ型膠原、III型膠原和α平滑肌肌動(dòng)蛋白(α smooth muscle actin, α-SMA)的表達(dá)。在UCMSCs來源的外泌體處理的小鼠中, TGF-β/Smad信號(hào)通路也受到抑制[31]。結(jié)果表明,UCMSCs來源的外泌體可以通過下調(diào)TGF-β/Smad信號(hào)通路來減弱真皮纖維化中肌成纖維細(xì)胞的激活和膠原沉積,從而改善了SSc模型小鼠的皮膚纖維化。

另外,骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BM-MSCs)衍生的外泌體是低免疫原性的納米載體,含有許多免疫調(diào)節(jié)因子,與BM-MSCs的作用相同,可通過自身發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能,并且可通過添加抗炎分子和某些受體,特異性地靶向受損的組織或器官。由此可見,外泌體可能是治療強(qiáng)直性脊柱炎和SSc等其他自身免疫性疾病的新藥物[32]。外泌體中的miR-151-5p是一種有前途的生物標(biāo)志物。在SSc小鼠模型中,將從供體BM-MSCs釋放的外泌體中含有的miR-151-5p轉(zhuǎn)移到受體BM-MSCs中,從而抑制IL4Rα的表達(dá)和mTOR通路的下調(diào)以增強(qiáng)成骨分化并減少成脂分化[33]。miR-151-5p的全身給藥可以減輕SSc小鼠的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞損傷和皮膚硬化,挽救其骨量減少以及免疫障礙,這表明miR-151-5p可能是診治SSc的特異性靶點(diǎn)。注射BM-MSCs來源的外泌體可顯著抑制博萊霉素誘導(dǎo)的SSc小鼠皮膚纖維化和炎癥。BM-MSCs來源的外泌體顯著減少了病變皮膚中膠原的數(shù)量和α-SMA+肌成纖維細(xì)胞和CD68+巨噬細(xì)胞的數(shù)量。它們還降低了成纖維細(xì)胞I型膠原和TGF-β受體1的表達(dá)。此外,miRNA分析顯示, BM-MSCs來源的外泌體中有幾種miRNAs具有抗纖維化潛能。在成纖維細(xì)胞中過表達(dá)miR-196b-5p顯著抑制I型膠原蛋白α2的表達(dá)[34]。由此可知,外泌體miR-196b-5p抑制I型膠原蛋白的表達(dá)可能是BM-MSCs來源的外泌體抑制SSc小鼠模型皮膚纖維化的機(jī)制之一。因此,使用MSCs來源的外泌體可能是治療系統(tǒng)性硬化癥的一種潛在的治療方法。

目前研究不僅局限于外泌體對(duì)SSc模型小鼠的在治療作用,也初步對(duì)SSc患者進(jìn)行研究,從而探索外泌體在SSc中的臨床應(yīng)用。從SSc患者血清中分離外泌體,通過檢測(cè)其18種抗纖維化和9種促纖維化miRNA的含量,與正常血清外泌體相比,SSc血清外泌體中的10個(gè)抗纖維化miRNAs減少,6個(gè)促纖維化miRNAs增加。此外,在lcSSc和dcSSc患者中,檢測(cè)發(fā)現(xiàn)外泌體中的8個(gè)miRNAs水平顯著不同[35],這表明這些miRNAs可能是區(qū)分SSc亞型的有價(jià)值的生物標(biāo)志物。從局限性或彌漫性SSc患者血清中分離的外泌體在體外引起正常人皮膚成纖維細(xì)胞中纖維化前基因表達(dá)和I型膠原及纖連蛋白產(chǎn)生和分泌,表明SSc患者的血清外泌體含有的miRNA顯示出明顯的纖維化特征,并在體外誘導(dǎo)正常成纖維細(xì)胞的纖維化表型[35]。因此,血清來源的外泌體除了是SSc診斷和預(yù)后生物標(biāo)志物的潛在來源外,可能是治療SSc的一種新的模式,旨在防止促纖維化SSc表型擴(kuò)展到身體未受影響的區(qū)域,從而阻止這種毀滅性疾病的纖維化的進(jìn)展。

綜上所述,這些發(fā)現(xiàn)表明外泌體尤其是間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體在SSc的診斷治療中顯示出巨大的潛力,并且在許多自身免疫性疾病中發(fā)揮診斷治療作用。然而使用外泌體作為治療藥物有局限性,外泌體的提取和分離技術(shù)不完善,導(dǎo)致提取率低[36]。另外,外泌體作為藥物輸送載體的裝載效率低,這可能是因?yàn)橥饷隗w內(nèi)的一部分來源于它們的親代細(xì)胞,從而導(dǎo)致容納外源因子的空間有限[37]。雖然在實(shí)際使用外泌體時(shí)面臨巨大的挑戰(zhàn)和困難,但這種內(nèi)源性囊泡在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域顯示出巨大的潛力,并將成為下一代先進(jìn)的藥物治療。

5 結(jié)語

SSc是一種復(fù)雜的慢性自身免疫性疾病,以血管病變、免疫異常、纖維化為特點(diǎn)。目前由于缺乏有效的診斷及治療,會(huì)導(dǎo)致死亡的嚴(yán)重后果。外泌體是大多數(shù)細(xì)胞分泌的具有多種功能的小囊泡,外泌體與SSc的發(fā)病機(jī)制關(guān)系密切,并在血管病變、免疫異常、纖維化3個(gè)方面發(fā)揮作用。

在血清來源的外泌體與SSc血管病變的研究中發(fā)現(xiàn)皮膚潰瘍和凹陷性疤痕的發(fā)生率在血清外泌體水平降低的SSc患者中顯著增加。由此可假設(shè),在SSc中所見的血管異常,特別是微血管病,可能導(dǎo)致外泌體從皮膚組織向血液轉(zhuǎn)移障礙,從而導(dǎo)致血清外泌體減少,繼而下調(diào)I型膠原蛋白而導(dǎo)致皮膚潰瘍或凹陷性疤痕。血清外泌體減少引起的血管異常和I型膠原表達(dá)水平降低可能協(xié)同介導(dǎo)了SSc潰瘍的延遲愈合。然而,研究比較了皮膚潰瘍患者的血清和皮膚的外泌體水平,沒有發(fā)現(xiàn)顯著的相關(guān)性。此外,在SSc和正常皮膚中內(nèi)皮細(xì)胞外泌體表達(dá)水平無明顯差異。因此需要進(jìn)一步的研究來證明這種假設(shè)。自身抗原和自身抗體的產(chǎn)生在自身免疫疾病的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用。外泌體能否作為自身反應(yīng)識(shí)別的目標(biāo)觸發(fā)或維持病理的自身免疫反應(yīng)是外泌體能否在自身免疫性疾病中起作用的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)外泌體中的自身抗原可被自身抗體所識(shí)別,并能在自身免疫性疾病患者中觸發(fā)自身免疫反應(yīng),然而目前關(guān)于外泌體可作為SSc的自身抗原的研究缺乏證據(jù),還需進(jìn)一步探索。

外泌體有助于SSc的診斷及治療,近年來,外泌體已成為自身免疫性疾病的潛在生物標(biāo)志物和治療劑。大量證據(jù)表明,外泌體在自身免疫性疾病的生理和病理功能中起著重要作用。然而,目前人們對(duì)這些囊泡結(jié)構(gòu)的個(gè)體成分、精確功能以及針對(duì)其作為生物標(biāo)志物、治療載體和自身免疫性疾病的靶點(diǎn)尚未完全了解。外泌體的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究仍處于早期階段,與其他疾病相比,對(duì)SSc發(fā)病機(jī)制中外泌體的研究相對(duì)較少。對(duì)于外泌體用于臨床仍需更多的研究,首先,盡管在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上已初步證實(shí)了外泌體的安全性,但仍然需要大量實(shí)驗(yàn)來確保其用于臨床的安全性;其次,外泌體可以來源于脂肪、臍帶等不同的間充質(zhì)干細(xì)胞,需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探究不同間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體的具體特性、對(duì)SSc的作用機(jī)制以及用于SSc乃至自身免疫性疾病的使用劑量及療效。最后,目前外泌體的提取面臨耗時(shí)耗力、純度相對(duì)較低等問題,如何提高外泌體的純度,高效提取外泌體也是需要考慮的問題。因此,目前仍需進(jìn)一步探索外泌體的生物學(xué)和功能及外泌體在SSc發(fā)病以及診治方面的潛在作用,使外泌體更安全高效的用于臨床。