外泌体在药物性肝损伤诊治作用中的研究进展

孙梦雪 王菲 杨长青

药物性肝损伤(DILI)是指由各类处方或非处方的化学药物、生物制剂、传统中药、天然药、保健品、膳食补充剂及其代谢产物乃至辅料等所诱发的肝损伤[1]。在美国，DILI是急性肝衰竭的主要病因，它约占所有肝损伤病例的60%[2]。并且肝损伤是药物在临床前研究和营销后撤回的常见原因。从1953年到2013年，DILI是药物从市场撤回的主要原因(18%)，其次是免疫反应(17%)和心脏毒性(14%)[3]。由于目前缺乏药物性肝损伤特异性的标志物，对药物性肝损伤只能进行排除性诊断，因此迫切需要寻找对药物性肝损伤有价值的标志物。近年来研究表明外泌体可作为细胞之间和各种组织之间信息的天然传递者，在细胞间通讯中发挥重要作用，包装到外泌体中的各种成分可以产生分子特征，该特征可以提供关于生理状态和病理状况的信息。不同来源的外泌体的各种成分可能携带了DILI的相关信息，本文综述了近期关于外泌体在药物性肝损伤中作为生物标志物及其治疗潜力的研究结果。

一、外泌体

外泌体(exosomes)是一种由真核细胞的多泡体与细胞膜融合后释放到细胞外的直径在30～100 nm之间的膜性小囊泡[4]。外泌体在电镜下呈球状、杯状或扁足球状，它主要由细胞内溶酶体微粒内陷形成，经过多囊泡体外膜与细胞膜融合后释放到胞外基质中。几乎所有的外泌体都富含四跨膜蛋白家族(例如CD63,CD81,CD82,CD53等)、微管蛋白等，在细胞渗透、入侵和融合中发挥重要作用[5]。

外泌体是细胞衍生的囊泡，存在于许多生物体液中，包括尿液，血液，腹水和脑脊液[6]，其内含有不同种类的蛋白质、脂质、mRNAs、microRNAs等具有生物学活性的物质，较易与邻近细胞的细胞膜发生融合，将具有生物学活性的物质选择性地递送至受体细胞，在不同细胞间进行信息传递，调节细胞间的信号传导，发挥多种生物学功能。

二、外泌体在药物性肝损伤中发挥的作用

(一)作为新的生物学标志物在诊断中起到的作用 尿液和血液中外泌体被认为是非侵入性和微创分子生物标志物来源，可用于检测和预测各种疾病，包括肝脏疾病，这主要由于血液和尿液中存在的外泌体含有来自多个器官(包括肝脏)的特定蛋白质，mRNA和microRNA，接下来主要阐述在DILI中有关的外泌体中各种成分，其可能对DILI诊断具有一定指导意义。

1.血浆外泌体中RNAs

目前多项研究表明循环microRNAs可以作为肝脏损伤和炎症的生物学标志物，循环miRNAs一部分与蛋白质结合还有些包被在细胞外囊泡中或者两者均有。有研究在多种动物模型(药物性肝损伤、酒精性肝损伤、炎症性肝损伤)中探究肝脏细胞大量存在的microRNA122，发现在这些动物模型中肝细胞特异性microRNA122在外泌体中显著升高[7]。另外一项研究发现循环血浆和外泌体中肝特异性microRNAs(如microRNA122和microRNA192)在对乙酰氨基酚诱导的肝损伤中升高，并且用抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸处理可恢复到基础水平[8]，表明了循环血浆和外泌体microRNAs可用作药物诱导的肝脏损伤特异性的生物标志物。

有研究表明在某些疾病条件下血浆中和血浆来源的外泌体中的microRNA被差异性调节[9]。在对乙酰氨基酚诱导的肝损伤中外泌体miRNA-122a-5p比血清中的具有更早的诊断潜力和更多的诊断时间，并且研究显示在APAP所致的DILI中外泌体microRNAs与ALT水平具有更高的相关性[10]。且外泌体microRNAs比血浆中非囊泡microRNAs更稳定[11]。这些结果有力地表明，外泌体microRNAs有望成为比血浆microRNAs更好，更稳定地作为检测DILI的生物标志物。

除了APAP诱导的DILI，中药也是一大类致DILI的药物，有研究表明与对照组相比，中药如川楝子引起的肝损伤中外泌体microRNAs有差异性表达，其中血清外泌体microRNA-370-3p是下调最显著的微小RNA[12]。这一系列发现让我们对涉及DILI的外泌体有所了解，但是应该仍存在很多未知的外泌体mRNAs和microRNAs参与DILI，这有待我们进一步去探究。

2.血浆外泌体中蛋白质

EV是直径约40～1 000 nm的细胞分泌的颗粒，外泌体是细胞外囊泡(EV)中的一种[13]。有一项研究通过用半乳糖胺(GalN)、对乙酰氨基酚或双氯芬酸处理原代大鼠肝细胞模拟DILI体外模型，肝细胞分泌的细胞外囊泡的蛋白质组学分析显示与肝损伤相关的酶增加，如儿茶酚胺-甲基转移酶和精氨酸酶1，翻译相关蛋白增加和凋亡调节剂减少[14]。另一项实验也通过肝细胞分泌的细胞外囊泡蛋白质组学，发现在具有肝毒性的半乳糖胺处理的大鼠肝细胞分离的细胞外囊泡中，CES3，SLC27A2，HSP90，HSP70和FRIL1表达增加[15]。这些数据表明这些EV相关蛋白的水平可用作肝毒性的血清学指标。

3.尿液外泌体中RNAs及蛋白质

尿液采集是非侵入性的并且可以大量收集这是尿液外泌体作为DILI生物标志物的独特优势。尿液细胞外囊泡已被证明携带不同类型的肾脏疾病生物标志物[16]，细胞分泌的miRNAs以微囊泡、外泌体和蛋白质结合的复合体存在于细胞外环境包括尿液中，目前发现在对乙酰氨基酚或四氯化碳诱导的肝损伤的大鼠模型中，尿液miRNA增加[17]。有一项研究分析了DILI大鼠尿液中外泌体蛋白水平，表明尿液微囊泡中PrPc, Cd26, Slc3a1, Cd81和Cd10可作为候选的生物标志物有助于诊断肝损伤[18]。

(二)外泌体在治疗中的应用潜力 生物医学研究发现了很多治疗肝病或延迟疾病进展的潜在靶向目标，但许多靶标在细胞内是不能被干预的。外泌体可作为天然的传递者通过膜融合将药物传递给靶细胞，发挥治疗作用。

1.间充质干细胞来源的外泌体

间充质干细胞(MSCs)可以自我更新并具有多能分化的能力，可适用于受损器官的修复。有研究表明，MSCs的大部分生物学治疗作用归因于作用于邻近细胞的生物活性因子的旁分泌机制[19]。MSCs合成并分泌广谱的生物活性因子，如血管内皮生长因子(VEGF)，成纤维细胞生长因子(FGF)，胰岛素样生长因子1(IGF-1)和外泌体，对其附近的细胞发挥作用，外泌体可能是所有这些生物活性剂中最有价值的治疗因子[19]。人脐带MSC衍生的外泌体(hucMSC-Ex)在肝脏修复中起重要作用，在hucMSC-Ex处理的肝损伤小鼠模型和肝细胞中发现氧化应激和细胞凋亡减少，与联苯双酯(DDB)治疗相比，hucMSC-Ex具有更明显的抗氧化和保肝作用[20]。此外有研究报道间充质干细胞来源的外泌体可诱导肝细胞增殖从而减弱CCl4、对乙酰氨基酚或过氧化氢诱导的肝损伤[21]。这些结果表明MSC衍生的外泌体可以发挥毒物诱导损伤的肝保护作用。

2.肝细胞来源的外泌体

有研究将健康肝细胞来源的外泌体分离出来作用于受体肝细胞，发现外泌体与受体肝细胞融合并且传递了中性神经酰胺酶和鞘氨醇激酶2(SK2)，使受体肝细胞中鞘氨醇-1-磷酸(SIP)合成增加，从而促进了肝细胞增殖[22]。并且此研究在缺血/再灌注以及部分肝切除术动物中注入了外泌体,发现也能促进细胞增殖和肝再生[22]。

3.血浆中外泌体

有研究发现APAP处理的小鼠血浆外泌体可内化到原代小鼠肝细胞或HepG2细胞中并显著降低这些受体细胞的活力，还通过外泌体-细胞之间通讯增加了原代肝细胞或HepG2细胞中与细胞死亡信号通路相关的mRNA转录物质和蛋白质[23]。表明从APAP诱导DILI小鼠分离的外泌体是有功能性的并且会使受体肝细胞和小鼠的细胞死亡。

三、展望

肝细胞是参与体内内源性物质及外源性药物代谢的主要器官，且参与这些过程的许多酶会被包裹进细胞外囊泡。药物诱导的肝损伤可显著改变这些囊泡的货物分子并影响肝细胞衍生囊泡的释放和含量[24]。目前已发现在药物性肝损伤中外泌体中RNA及蛋白质发生改变，可作为生物活性物质在药物性肝损伤诊断和治疗方面有巨大的潜力, 例如MSC衍生的外泌体已在药物性肝损伤中产生有益效果。未来需要探索成熟可靠的监测技术，进一步阐明外泌体中与药物性肝损伤相关成分的类型和生物学特征，从基因和蛋白水平揭示DILI的发病机制，进一步提高药物性肝损伤的诊断和治疗水平。