外泌体在神经系统疾病研究中的进展

李慧灵 赵琳琳 汪煜楠 宋岭 郭思琦 张惊宇

作者单位：哈尔滨医科大学附属第四医院神经内科，黑龙江，哈尔滨150001

外泌体（exosomes）是指包含了复杂核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA）和蛋白质的小膜泡（30～150 nm），现特指直径在40～100 nm 的盘状囊泡，电镜下呈双凹圆盘状或杯口状。活细胞能够由内吞途径使得原始胞内小泡等内吞物质转变为内吞小体，随后融合成早期胞内体。神经细胞、肿瘤细胞、心肌细胞等多种细胞均能分泌外泌体，而外泌体亦天然存在于体液之中。外泌体可携带多种信息分子，目前被视为特异性分泌的膜泡而参与细胞间通讯［1］。在某些疾病的发生和发展过程中，外泌体中所含的内容物如miRNA、蛋白质等会发生改变，提示外泌体可以作为潜在的生物标志物［2］。有研究表明外泌体参与阿尔茨海默病、帕金森病等中枢神经系统疾病的发生发展，在神经系统疾病中起着至关重要的作用［3］。本文对外泌体在神经系统疾病中的研究进展给予综述，为阿尔茨海默病、帕金森病等神经系统疾病的治疗寻找新的治疗靶点提供参考。

1 外泌体生物合成及其功能

Trams 等［4］在1981年首次将体外培养细胞过程中脱落并具有胞外酶活性的小泡描述为胞外囊泡。随后的研究者在此基础上不断深入认识，直到1987年将发现的纳米囊泡分离而命名为“exosomes”［5］。外泌体是膜性囊泡，其脂质膜的磷脂双分子层方向与细胞质膜方向一致，是通过质膜的向外出芽脱落直接产生的微泡。外泌体的来源不同，亦包含着超1 万种的不同蛋白，脂质双层膜的物质构成，能够有效维持内容物不被降解，尽管经历了长时间以及长距离的运输，仍旧能够维持其生物活性，并进一步维持外泌体的形态［6-8］。此外，外泌体参与机体多个重要的生物过程，如肿瘤的扩散、免疫的调节、神经生长与修复过程等，而外泌体在神经组织的氧化应激过程中，被证实起到了神经保护的作用［9］，这亦肯定了外泌体在神经系统疾病中的作用。

2 外泌体在神经系统疾病诊断中的作用

外泌体除了能够反映来源细胞的内容物之外，亦能够对其生理病理状态产生映像。目前的研究表明，外泌体是一种普遍的细胞间通信系统，向中枢神经系统传递信息或从中枢神经系统传递信息的能力可能依赖于外泌体进入和穿过血脑屏障，并且外泌体和大脑的相互作用有特殊的意义，因此可作为神经系统疾病非侵袭性诊断工具而应用［10］。

徐宏炎等［11］研究表明，重症肌无力患者（眼肌型和全身型）的外泌体源性miR-1224-5p 表达显著升高，全身型尤著，进一步实验表明miR-1224-5p 的相对表达量与重症肌无力定量评分（quamitative myasthenia gravis score，QMGS）呈正相关，说明在眼肌型和全身型重症肌无力（myasthenia gravis，MG）患者中，miR-1224-5p 的表达影响着重症肌无力定量评分（quamitative myasthenia gravis score，QMGS），外泌体源性miR-1224-5p 可能具有诊断重症肌无力的价值。Lugli 等［12］则指出在阿尔茨海默病患者的血清中亦可提取到外泌体miRNA，并筛选出20 个具有显著差异的miRNA，经过进一步研究指出miR-342-3p 可能成为一个疾病诊断的独立标志物，这也证实了外泌体miR-342-3p 在阿尔茨海默病诊断中的重要意义。李武等［13］亦对外泌体及miRNA 的诊断作用进行总结，并指出miR-422a 和miR-125b-2-3p 在脑卒中的诊断、miR-135a、miR-384 和miR-193b 等在阿尔茨海默病的诊断，miR-1、miR-19b-3p、miR-153、miR-409-3p 和miR-10a-5p 等在帕金森病等神经系统疾病中均可能成为有效的生物标志物。

综上所述，外泌体源性miRNAs 在神经系统疾病的诊断中具有重要应用价值，可分别作为阿尔茨海默病、帕金森病、脑卒中及重症肌无力等神经系统疾病的生物标志物而更好地协助临床的诊断［14］。

3 外泌体在神经系统疾病治疗中的作用

3.1 阿尔茨海默病的治疗

Lee 等［15］研究表明，来源于脂肪干细胞的外泌体可抑制阿尔茨海默病小鼠神经干细胞中Aβ42水平、Aβ40水平以及Aβ42/40 比值的表达，此外在其研究中还进一步证实外泌体能够干预阿尔茨海默病小鼠神经干细胞的凋亡，并有效修护脑中被Aβ 损伤的神经突触，进而对神经功能起到调控作用，说明外泌体可通过干预细胞凋亡及神经突触的生长而干预阿尔茨海默病。Gui 等［16］通过对淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein，APP）/PS1 大鼠模型实验中缺氧预处理的间充质干细胞来源的外泌体的研究指出，其可以有效降低促炎症因子TNF-α、IL-1 的表达，并提升抗炎因子IL-4、IL-10 的表达，说明外泌体能够有效对抗炎症反应而改善大鼠神经认知功能，减轻阿尔茨海默病发展。Patrik 等［17］研究表明，外泌体能够介导小胶质细胞产生的tau 样蛋白的扩散，而通过下调外泌体能够有效降低致病tau 样蛋白的扩散，从而为阿尔茨海默病提供了新的治疗靶点。

综上所述，外泌体可能可通过干预Aβ、tau 样蛋白及炎症因子等不同途径在阿尔茨海默的治疗中发挥关键作用，降低阿尔茨海默病对患者带来的损伤，减缓病情的进展。

3.2 帕金森病的治疗

傅曼等［18］将75 例帕金森病患者作为研究对象，通过检测其血浆外泌体miR-331-5p 表达水平以观察外泌体miR-331-5p 在帕金森病患者中的诊断价值，结果表明帕金森病患者的血浆外泌体miR-331-5p 表达水平明显高于健康者，此外Ⅴ期帕金森病患者血浆外泌体miR-331-5p 表达水平明显高于Ⅰ～Ⅳ期患者，说明血浆外泌体miR-331-5p表达能够帮助诊断帕金森病，并评估其临床分型，为帕金森病患者的治疗提供了方向。谢振华［19］亦通过研究指出，血浆外泌体中α-syn 寡聚体/总α-syn及其磷酸化后比值水平的提升，或是帕金森病潜在的生物标志，对其有效干预亦在α-突触核蛋白相关性帕金森病中的发病过程起到至关重要的作用。Stuendl 等［20］在帕金森病患者的脑脊液中的外泌体进行研究，结果表明帕金森病患者脑脊液中的外泌体能够诱导靶细胞中可溶性α-Syn 的低聚化，从而导致帕金森病患者病情进一步加剧，说明对脑脊液源性的外泌体所诱导的α-Syn 的干预可有效调控帕金森病的发生与发展。

综上所述，通过对帕金森病患者外泌体miR-331-5p 表达、α-Syn及α-syn 寡聚体/总α-syn 比值的干预，可能能够干预帕金森病的发病过程，并进一步调控帕金森病的发生与发展，为疾病的治疗提供新的靶点。

3.3 重症肌无力的治疗

尹炜凡［21］选取能够抵抗肽段Tα146-162 刺激的抗原特异性不成熟树突状细胞（dendritic cell，DC）来源的外泌体，并为应用于实验性自身免疫性重症肌无力的治疗做准备，结果可见其能够有效降低实验性自身免疫性重症肌无力的肌无力程度，并可有效改善病理性自身抗体水平，说明其对实验性自身免疫性重症肌无力有较理想的治疗作用。杜通等［22］通过对他汀类药物诱导骨髓源性细胞（bone marrow derived cells，BMDCs）外泌体对实验性自身免疫性重症肌无力大鼠自然杀伤细胞和自然杀伤T（Natural killer T，NK T）细胞的影响的研究，得出结论可知他汀Dex 可缓解实验性自身免疫性重症肌无力大鼠的临床症状，而这种作用与提升淋巴结单核细胞（mononuclear cell，MNC）中的自然杀伤（Natural killer，NK）细胞有关，说明外泌体能够有效干预重症肌无力。

综上所述，通过对机体内外泌体的干预，能够有效改善病理性自身抗体水平，提升淋巴结单核细胞中的自然杀伤细胞，进而改善自身免疫性重症肌无力程度，对重症肌无力起到较理想的治疗作用。

3.4 脑胶质瘤的治疗

脑胶质瘤为一种常见的侵袭性、原发性脑肿瘤，肿瘤分泌的外泌体被发现参与了胶质瘤微环境的调节、细胞间通讯乃至肿瘤耐药性等多个方面。Liu 等［23］通过研究指出外泌体作为α-GalCer激活的一种细胞佐剂，其同iNKTs联合使用可协同破坏免疫耐受，诱导对多形性胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）产生强抗原特异性细胞毒性T 淋巴细胞（Cytotoxic T lymphocyte，CTL）反应，说明其能够协同iNKTs 对胶质母细胞瘤的相关免疫治疗起到较好的疗效。徐文华等［24］指出，低级别胶质瘤组外泌体含量低于高级别胶质瘤组，说明外泌体含量与胶质瘤级别呈正相关性。Murgoci 等［25］则指出，由小胶质细胞衍生的外泌体介导的免疫反应最明显地参与了神经炎症、神经退行性疾病和脑癌的传播，并通过3D 球状神经胶质瘤培养测试实验证实小胶质细胞来源的外泌体能够及时抑制肿瘤的侵袭活动，说明其对胶质瘤有较好的抑制作用。

综上所述，小胶质细胞来源的外泌体可破坏免疫耐受、抑制肿瘤的侵袭，并由此为临床中胶质瘤的治疗提供了新的治疗靶点和新的研究思路。

3.5 神经系统其他疾病的治疗

多发性硬化是发生在中枢神经系统的自身免疫性疾病，近期研究表明外泌体参与多发性硬化的多个生理病理过程，研究显示外泌体所含有的microRNA 与多发性硬化的发生与发展密切相关，其能够增加髓鞘形成和氧化应激的耐受性，且在多发性硬化的发展中起到免疫调节的作用［26-27］。Ella 等［28］的研究也表明，间充质干细胞来源的外泌体具有抗炎、调节免疫及清除Aβ 和oAβ的功能，并可有效改善突触功能重塑、阻止神经细胞死亡的功效。

4 总结与展望

外泌体的研究是一个新兴和快速发展的的领域，得到越来越多的关注。外泌体作为一种纳米载体，通过将载体对准受体细胞发挥作用，外泌体的转移改变了宿主细胞的行为，这些纳米载体有望作为治疗神经系统疾病的诊断和治疗工具。外泌体在多种细胞中广泛存在，能够参与小胶质细胞的激活、炎性反应、细胞交流和信息传递等。目前关于神经系统免疫疾病与外泌体之间关联的研究仍相对较少，现有研究发现外泌体miRNA 的相关因子在神经系统疾病中具有较好的诊断趋势，而对外泌体的有效干预亦可有效调控神经系统疾病，如帕金森病、阿尔茨海默病、重症肌无力、多发性硬化、胶质瘤等。在现有的研究中，外泌体自身在靶向性、免疫原性和携带生物活性分子等方面已存在着较显著的作用，使得其在神经系统疾病的实验研究及临床检测与治疗中发挥着极大的潜在作用，提示临床工作者可以从外泌体方向入手寻找新的诊断与治疗途径。