外泌体在呼吸系统疾病的研究进展*

章陈晨，周 微 综述，刘凌琳，熊 玮 审校

(陆军军医大学第一附属医院老年医学和特勤医学科，重庆 400038)

外泌体是一种脂质双分子层结构囊泡，可由肥大细胞、淋巴细胞、间充质干细胞、内皮细胞及树突细胞等脱落释放，在支气管肺泡灌洗液、关节液、羊水、胸腔积液、腹水、外周血、尿液、唾液等体液中能够检测到[1-4]。研究表明外泌体可携带多种蛋白质、mRNA、miRNA及脂质，参与血管新生、肿瘤细胞生长、免疫反应、细胞迁移及细胞通信等过程[5]。呼吸系统疾病是临床上常见的一类疾病，其发病率上升趋势，严重影响人们生活质量和身心健康，且其具体发病尚不十分明确[6-7]。近年来发现许多疾病中外泌体水平增高，目前对于外泌体在呼吸系统疾病中影响少有报道。本文旨在初步探讨外泌体在呼吸系统疾病中的研究进展，为临床诊断和治疗提供一定参考价值。

1 外泌体概述

外泌体含大量功能性的mRNA、miRNA及特异性的蛋白质，系一种细胞积极分泌的结构。外泌体的质膜中含丰富的神经酰胺、磷脂酰丝氨酸、鞘磷脂及胆固醇，及含编码或非编码RNA、脂质等生物活性物质，且认为其在细胞间物质交换中具有重要意义[8-9]。

外泌体几乎均有四跨膜蛋白、肌动蛋白结合蛋白及微管蛋白。不同细胞来源的外泌体蛋白有共同的蛋白质组分，包括四跨膜蛋白超家族、整合素、多囊泡胞内体产生相关蛋白及膜转运和融合相关蛋白，这些成分均反映了其生物起源[10-11]。外泌体可携带多种反应细胞来源的细胞类型特异性蛋白，可经受体依赖性调控机制直接刺激受体细胞，同时也可经mRNA、miRNA、功能性蛋白、转运质膜受体和细胞器调控受体细胞[12]。

微泡是一种广泛存在于正常细胞与肿瘤细胞的细胞外细胞器样结构，在信息转导和细胞间物质中具有重要作用，且能够运载多种特异性蛋白、微小DNA片段及微小RNA片段。微泡可能含多种亚型，其中主要包括外泌体、外泌体样小泡、膜颗粒及分泌性微泡等。外泌体与靶细胞识别具有一定的特异性，如中性粒细胞来源的外泌体能够识别树突状细胞、巨噬细胞及血小板；而血小板来源的外泌体不能识别中性粒细胞，而能够识别巨噬细胞和内皮细胞。目前，认为外泌体靶向细胞主要包括3种方式[13-14]：(1)能够识别细胞表面的特异性受体；(2)能够经内吞作用被靶细胞摄取；(3)能够直接与靶细胞的胞膜融合，且可释放mRNA和miRNA进入细胞质。

外泌体表面有多种细胞因子和生长因子，且外泌体几乎均含生理活性的脂质成分神经酰胺-1-磷酸和1-磷酸鞘氨醇。当外泌体进入靶细胞后，则会使得这些旁分泌因子能够直接与细胞相互作用。如神经酰胺-1-磷酸和1-磷酸鞘氨醇能够刺激血管新生和细胞凋亡[15]。此外，外泌体能够水平转移miRNA至受体细胞，而其中miRNA作为一种信号分子直接达到遗传信息并调节细胞功能。如刺激巨噬细胞后会提高外泌体中miRNA-150的分泌，而其中的miRNA150能够抑制内皮细胞中miRNA-150靶基因而刺激内皮细胞迁移。

2 外泌体的生物学作用

外泌体生物学作用主要包括促凝血作用、促炎症作用、促血管生成、抗凝作用、免疫功能等多种生物学活性。

2.1 促凝血作用

在许多呈高凝状态血液的疾病中均会发现外泌体数量增加。而严重出血紊乱中会发现外泌体减少，由此可见外泌体具有促凝作用的。外泌体表面的磷脂酰丝氨酸为凝血酶原复合物的具体提供催化表面[16-18]。

2.2 促炎症作用

有研究报道显示多发性硬化患者增加的外泌体能够与单核细胞结合，从而使得结合后的单核细胞穿越内皮细胞间隙的能力增强。同时还可释放出炎性介质，激活单核细胞和内皮细胞的旁分泌和自分泌[19]。此外，应用过氧化氢刺激内皮细胞产生的外泌体含氧化磷脂，其能够与血小板激活因子受体结合，进一步介导炎性反应。

2.3 促血管生成

研究表明，成纤维细胞生长因子和血管内皮生长因子能够刺激微粒形成，而成纤维细胞生长因子能够刺激内皮细胞迁移至重构的基膜，从而在其上形成条索状结构[20]，提示外泌体具有促血管生成作用。

2.4 抗凝作用

外泌体在某些条件下还表达抗凝蛋白，其可能在抗血栓形成和血栓形成的平衡调节中具有一定作用[21]。

2.5 免疫功能

大量研究表明外泌体对肿瘤生长的影响体现在肿瘤免疫逃逸、免疫功能抑制及抗肿瘤免疫方法[22-23]。携带肿瘤抗原的外泌体能够将其表面的组织相容性复合体抗原肽复合物传递给树突状细胞，从而提高抗肿瘤免疫。此外，肿瘤细胞来源的外泌体能够经表达FasL诱导CD8+T细胞凋亡，从而致使肿瘤免疫逃逸；促进骨髓来源的免疫抑制细胞、降低树突状细胞的分化、经自然杀伤(NK)细胞激活型受体抑制NK细胞和T细胞的细胞毒性，从而影响宿主的免疫系统[24]。

3 外泌体在呼吸系统疾病中应用

在呼吸细胞疾病诊断方面，外泌体含mRNA、miRNA及蛋白质等信号分子，可反映分泌细胞的功能状态和生理状态，甚至包含细胞病态相关的分子信息，故而能够提供丰富的潜在生物标志物分子源。

外泌体是一种小囊膜颗粒，含丰富的生物活性物质和膜表面受体，具有调节免疫、促凝、促炎等生物学功能，参与了呼吸系统疾病如慢性气道炎症、慢性阻塞性肺疾病、急性呼吸窘迫综合征等发生、发展。呼吸系统疾病通常是包括多种炎症表型的一类异质性疾病，外泌体作为一种细胞间的信号载体，于细胞外液中广泛存在，如关节液、血液，不仅携带来源细胞的生物信息，且受细胞外环境的调控。外泌体在生理情况下产生与消亡处于动态平衡中，一旦打破这种平衡，则会致使循环中外泌体大量生成，增多的外泌体则能够通过受体介导胞饮、巨胞饮、膜融合等方式与靶细胞相互作用，从而刺激靶细胞产生更多的炎性介质和细胞因子等，进一步引发各种生物学反应，破坏机体内环境的相对稳定，最终促进疾病的发生。近年来大量临床研究报道显示外泌体具有促炎、调节免疫、促凝作用等，而作为唯一有两套血液供应的肺，外泌体对它的影响可能是巨大的[25]。但目前对于外泌体在呼吸系统疾病中的变化和作用上不十分明确，认为在呼吸系统疾病患者的支气管肺泡灌洗液中内皮细胞外泌体和血小板外泌体的数目均减少，尤其在慢性阻塞性肺疾病中尤为明显。

内皮细胞外泌体主要是一种由内皮细胞凋亡或受到刺激，从而以出芽方式产生的可移动的生物“感受器”，能够通过与靶细胞的表明接触传递旁分泌或自分泌信号，调节血管生理功能。内皮细胞外泌体促凝作用能够使血管壁狭窄、增厚，且在冠状动脉粥样硬化形成中具有重要意义。此外，有研究报道显示内皮细胞外泌体在慢性阻塞性肺疾病中参与炎性反应，由于内皮细胞外泌体各种亚型在慢性阻塞性肺疾病的主动脉和肺血管内的分布有所不同，故而在体内的释放亦不同，由此可见其各亚型的变化可能有助于炎症的判定和定位。血小板外泌体主要是由血小板凋亡或受到刺激后产生的，其数目增加是血小板受刺激的可靠标志。血小板外泌体能够经刺激血管内皮细胞表达趋化因子巨噬细胞炎性蛋白-1α(MIP-1α)、单核细胞趋化因子-1(MCP)及白细胞介素-8，从而参与炎性反应。其促凝作用主要是由于膜表面激活的X因子、带负电荷的外表面及其能够刺进组织抑制的表达和磷脂酰丝氨酸标点。因此，认为在呼吸系统疾病中血循环中增多的两种外泌体作为促凝和促炎介质加重肺血管的病变。

4 展 望

外泌体可作为细胞间信息交换，且使传递信号分子以激活远隔器官的一种重要载体。且认为外泌体的这些生物学功能与其携带的大分子遗传物质关系紧密。其中miRNA在呼吸系统治疗中效果较为明显，故而也逐渐成为呼吸内科治疗领域的研究热点。尽管，现阶段外泌体在呼吸系统领域的研究还处于起步阶段，但经过不断深入研究，其对呼吸系统疾病的作用将得到深入了解。