不同来源外泌体在类风湿关节炎中的研究进展

袁雪梅　罗丰　李春香　熊鸿　马武开　姚血明

【摘 要】 外泌体（Exo）是由细胞分泌的囊性小泡，其携带的蛋白质、微小RNA、DNA等物质是细胞间的物质、信号传递的重要媒介，可参与多种疾病的发生、发展。近年来，国内外研究发现，Exo不仅对类风湿关节炎的关节软骨、炎症反应、免疫调节等具有重要作用，还可作为类风湿关节炎诊断的标志物，对类风湿关节炎早期诊断及治疗具有重要意义。通过不同来源Exo在类风湿关节炎的研究对相关文献进行整理，发现间充质干细胞、肥大细胞、树突状细胞等多种细胞可通过分泌Exo对诊断和治疗类风湿关节炎具有良好的应用前景，为Exo治疗类风湿关节炎的开发利用进一步提供科学依据。

【关键词】 类风湿关节炎；外泌体；间充质干细胞；微小RNA；研究进展；综述

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）可导致关节畸形和功能丧失，严重者可引起内脏器官损坏，在世界范围内的发病率为0.5%～1%［1］。滑膜炎是其主要的病理特征，骨质侵蚀是受累关节长期慢性炎症导致局部骨破坏的结局，因此，如何抑制关节滑膜炎症和骨破坏是控制RA进展的关键。目前，临床上治疗RA的药物多为改善病情抗风湿药（DMARDs）、非甾体抗炎药（NSAIDs）及糖皮质激素等，但只能缓解临床症状，不能根治。因此，尽早诊断出RA及开展新治疗方法的相关研究十分迫切。近年来，有研究发现，外泌体（Exo）不仅参与RA的发病过程，在抗原表达、炎症、组织愈合、细胞信号传导、免疫调节等方面发挥重要作用［2］，还可以作为RA诊断的生物标志物。隨着研究的深入，发现间充质干细胞来源外泌体（MSC-Exo）能促进软骨形成、组织修复、调节炎症反应［3］，治疗RA被寄予厚望。此外，来自肥大细胞（MCs）、巨噬细胞、树突状细胞（DCs）的Exo在RA治疗中也同样发挥着重要作用，但具体机制尚未完全阐明。因此，本文就不同来源Exo的生物学特性和功能及其在RA治疗中的作用机制进行归纳和总结，为Exo治疗和诊断RA的开发利用提供科学依据。

1 Exo的生物学特性及其功能

Exo是由一系列细胞产生的可与膜结合的脂质双分子层囊泡，大小为30～100 nm，密度1.10～1.20 g·mL^-1，包含多种蛋白质、mRNA、微小RNA（miRNA），调节局部或者远端靶细胞，发挥其生物学作用［4］。Exo自身携带的脂质、蛋白质、核酸是主要成分，可通过自分泌、旁分泌和内分泌3种方式传输到靶细胞而发挥生物学作用，即交换和传递生物信息［2］。其脂质成分主要包括磷脂酰丝氨酸、胆固醇、神经酰胺及鞘磷脂等，可防止Exo内部的RNA、蛋白质等生物活性物质在细胞外环境中被破坏［5］。Exo中包含非特异性和特异性两类蛋白，前者包括四次跨膜蛋白、热休克蛋白、肌钙蛋白、肌动蛋白等参与Exo结构的形成，后者主要包括抗原呈递细胞分泌的主要组织修容复合体-Ⅰ类（MHC-Ⅰ）、主要组织修容复合体-Ⅱ类（MHC-Ⅱ）及共刺激信号蛋白等［6-7］。核酸作为Exo的另一个重要组成成分，包括mRNA、非编码核糖核酸（RNA），如miRNA，长非编码RNA（IncRNA）等。Exo可通过mRNA、miRNA、IncRNA等物质传递生物信息，近年来有研究证实Exo内含的miRNA参与RA发病机制，并可作为RA诊断的标志物［8］。

Exo具有非常重要的临床应用价值。首先，可作为一种RA的疾病预测及诊断手段。miRNA是Exo携带的主要功能因子，可作为RA的标志物，目前研究最多的miRNA是miR-146a和miR-155。研究发现，与正常人相比，miR-155、miR-146a与RA患者产生的炎症因子肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-17（IL-17）、白细胞介素-1β（IL-1β）水平升高有关［9-10］。因此，通过对Exo携带的miRNA生物分子的检测，对早期RA的疾病预测及诊断具有重要意义。其次，Exo可作为药物运输的载体。Exo体积小，稳定性强，具有生物活性成分和特异性靶向的能力，可通过屏障将内容物直接传递到细胞中［11］。最后，Exo还具有调控炎症反应、促进软骨组织修复的重要作用。因此，Exo在临床治疗领域具有广阔的应用前景。

2 不同来源Exo与RA的关系

2.1 间充质干细胞来源Exo 间充质干细胞（MSC）是具有自我更新和多向分化、多种细胞能力的多能干细胞，不仅可通过调节炎症反应和参与组织修复再生治疗炎症性相关疾病［12］，还具有低免疫原性和免疫调节特性，在平衡体内的免疫紊乱和减轻炎症状态中占据重要地位，可从骨髓、脐带、脂肪等多种组织分离获得［13］。目前，以骨髓间充质干细胞来源外泌体（BMSC-Exo）、脐带间充质干细胞来源外泌体（UCMSCs-Exo）研究报道最多。

2.1.1 BMSC-Exo 骨髓间充质干细胞（BMSCs）是指从人体或动物骨髓中分离出来的一类干细胞，具有促进骨愈合、骨细胞生长、骨形成的重要作用［14］。近年来，BMSC-Exo因其可通过旁分泌功能分泌多种物质（神经营养因子、细胞因子、趋化因子）调节局部微环境，减轻炎症反应，促进组织修复成为研究热点［15］。BMSC-Exo主要是通过调控炎症反应，促进软骨组织修复参与RA的治疗。LI等［16］研究发现，BMSC-Exo通过运送特异性miRNA调节成纤维滑膜细胞（FLS）的增殖并抑制IL-1β、TNF-α炎症因子水平，从而发挥抗炎功能。范爱玉等［17］进一步研究发现，BMSC-Exo明显降低胶原诱导性关节炎（CIA）大鼠血清中炎症因子的表达和减少关节组织中P65、P50的表达和IκBa的磷酸化水平，这与BMSC-Exo抑制核转录因子-κB（NF-κB）信号通路有关。BMSC-Exo在RA中不仅能发挥抗炎作用，还可促进关节软骨的再生，减少关节破坏。陈燕等［18］研究发现，

BMSC-Exo可通过旁分泌作用上调RUNT相关基因2（RUNX-2）、成骨细胞特异性转录因子Oxterix、骨钙素（OCN）等骨相关基因的表达，诱导成骨细胞的分化，从而促进骨再生。CHEN等［19］研究进一步证实，BMSC-Exo过表达miRNA-150-5p通过靶向调节基质金属蛋白酶-14（MMP-14）和血管内皮生长因子（VEGF），抑制FLS的迁移和侵袭、滑膜细胞增生和血管生成，进而减少关节破坏。

2.1.2 UCMSCs-Exo UCMSCs-Exo是由脐带间充质干细胞分泌的活性分泌物，其中包含miRNA、mRNA及蛋白质等物质，可通过旁分泌和自分泌作用释放多种生物活性因子，进行免疫调节。促进组织的再生和修复［20-21］。UCMSCs-Exo在RA中的主要作用是免疫调节，有研究证实，RA患者存在辅助性T细胞17（Th17）和调节性T细胞（Treg）水平免疫失衡状态，及相关致炎因子和抑炎细胞因子水平异常参与了RA的发病过程［22］。郭礼妍等［23］研究发现，UCMSCs-Exo可作为免疫调节媒介，通过上调Treg和下调Th17细胞参与免疫平衡的调节，还调节TLR4/NF-κB/p65信号通路，阻止促炎性细胞因子IL-1β和TNF-α的释放，减轻RA的炎症水平［24］。王甫为等［25］建立CIA小鼠模型，尾静脉注射UCMSCs-Exo显示其能对CD4+ T细胞的增殖起到抑制作用，并呈现剂量依赖性，还能降低γ干扰素（IFN-γ）、IL-17、核转录因子-κB受体活化因子配体（RANKL）和转化生长因子-β（TGF-β）水平，证实UCMSCs-Exo可有效缓解CIA小鼠发病，减轻关节红肿程度。UCMSCs-Exo除了具有免疫调节的作用外，也可以促进成骨细胞的分化诱导骨形成；但目前尚无UCMSCs-Exo促进成骨细胞的分化和骨形成在RA的研究。

2.2 MCs来源Exo MCs是来源于骨髓造血干细胞，可分泌多种细胞因子参与机体的免疫调节。MCs与RA具有密切的关系，研究发现，RA关节滑膜中MCs的数量与炎症反应严重程度、自身抗体阳性率、疾病活动度密切相关［26］。与其他细胞来源Exo不一样的是，MCs既能促进炎症反应，也有抗炎和免疫调节的作用。当免疫球蛋白E（IgE）刺激MCs时，MCs会分泌更多的Exo，此时Exo可以与血液或体液中游离的IgE结合，减少IgE与MCs的结合，降低MCs活化，从而下调滑膜中IL-1β、TNF-α和IL-6的分泌及上调IL-1α的产生，从而产生抗炎作用［27］。值得关注的是，MCs还可以作为抗RA药物载体，发挥非细胞载药系统作用［28］，为抗RA治疗提供新途径。

2.3 血清来源Exo 血清来源Exo对评估和诊断RA具有一定的价值。在RA的发病进程中，miRNA扮演着重要角色。研究显示，miRNA可监测RA疾病活动和治疗反应的有效生物标志物［29］。孙广等［30］研究发现，RA患者血清中的miR-223、miR-146a表达水平明显升高，这与患者疾病严重程度和血清炎症因子水平呈正相关，提示miR-223、miR-146a高表达参与RA疾病发生。SHIBUYA等［31］进一步发现，过表达的miR-223还可促进破骨细胞的生成，加重RA的关节破坏。以上研究提示，miR-223可作为治疗RA的潜在治疗靶点。除了miRNA，近年研究还发现，反转录lncRNA（Hotair）在血清来源Exo高表达也逐渐进入人们的视野。SONG等［32］研究证实，RA患者的血清来源Exo中Hotair显著高表达，抑制Hotair可导致MMP-2、MMP-13水平显著降低。因此，研究者认为，Hotair也可能是诊断RA的潜在生物标志物之一。

2.4 巨噬细胞来源Exo 巨噬细胞是机体常见的防御免疫细胞之一，在RA的发生、发展中发挥重要的作用，可以与多种细胞相互作用产生大量的炎性细胞因子。巨噬细胞可分为M1型巨噬细胞（促炎作用）及M2型巨噬细胞（抗炎作用）。闻君侠等［33］将M2型巨噬细胞来源Exo注射于CIA小鼠关节腔，发现CIA小鼠关节组织的促炎细胞因子TNF-α、IL-6、IL-1β浓度明显降低，说明M2型巨噬细胞来源Exo具有抑制炎症因子分泌的作用，可减轻关节炎症反应。目前，仅有少量文献报道巨噬细胞来源Exo对RA的作用，巨噬细胞来源Exo对RA的作用机制还需进一步研究。

2.5 DCs来源Exo DCs是唯一能活化初始T细胞的抗原提呈细胞，在免疫应答中发挥着重要的作用，在自身免疫炎性损伤过程中扮演着重要角色。最近发现，免疫抑制DCs-Exo具有与DCs相似的内容物和免疫抑制的效果，能激活多种免疫细胞，抑制炎症因子的释放［34］。研究发现，DCs-Exo可通过抑制T细胞增殖延迟CIA小鼠关节炎的发作，从而调节炎症反应［35］。DCs-Exo除参与调节炎症反应外，还可作用于MSC，促进骨修复再生所需活性因子的分泌，从而使骨分化顺利进行。

3 小 结

RA为临床常见的自身免疫性疾病，严重影响患者的生活质量。Exo作为细胞间信息交换的重要载体，大量证据表明，miRNA在诊断RA及预测疾病活动度方面具有重要意义。通过对不同细胞来源Exo的相关研究进行归纳和总结，发现Exo目前主要是用于免疫调节，调控炎症反应，降低炎性细胞因子的释放；其中以MSC-Exo治疗RA具有巨大的潜力，不仅具有抗炎作用，还可以促进关节软骨的再生。但是，不同细胞来源的Exo介导信号通路中具体分子机制尚未十分明确。但随着研究的深入，相信不同Exo的作用机制也将逐渐被发掘，未来的应用前景將十分广阔。

参考文献

［1］ MIN HK，KIM S，LEE JY，et al.IL-18 binding protein suppresses IL-17 induced osteoclastogenesis and rectifies type 17 hepler T cell/regulator T cell imbalance in rheumatoid arthritis［J］.Transl Med，2021，19（1）：392-406.

［2］ MIRZAEI R，ZAMANI F，HAJIBABA M，et al.The pathogenic，therapeutic and diagnostic role of exosomal microRNA in the autoimmune diseases［J］.J Neuroimmunol，2021，15（9）：358-365.

［3］ CHANG YH，WU KC，HARN HJ，et al.Exosomes and stem cells in degenerative disease diagnosis and therapy［J］.Cell Transplant，2018，27（3）：349-363.

［4］ KANG JS.The potential of exosomes as theragnostics in various clinical situations［J］.Exosomes，2020（1）：467-486.

［5］ 陈逸青，章秋，代芳.外泌体在骨重建以及骨质疏松中的研究进展［J］.中国骨质疏松杂志，2020，26（1）：129-134.

［6］ 李培霆，李龙.类风湿关节炎相关外泌体及其治疗作用的研究进展［J］.山东医药，2018，58（45）：111-113.

［7］ VAN NIEL G，D'ANGELO G，RAPOSO G.Shedding light on the cell biology of extracellular vesicles［J］.Nat Rev Mol Cell Biol，2018，19（4）：213-228.

［8］ 于娟，张立平.外泌体与自身免疫病的研究进展［J］.医学研究生学报，2018，31（9）：972-975.

［9］ ALIVERNINI S，KUROWSKA-STOLARSKA M，TOLUSSO B，et al.MicroRNA 155 influences B-cell function through PU.1 in rheumatoid arthritis［J］.Nat Commun，2016，7（1）：12970-12991.

［10］ TAVASOLIAN F，HOSSEINI AZ，SOUDI S，et al.miRNA-146a Improves Immunomodulatory Effects of MSC-derived Exosomes in Rheumatoid Arthritis［J］.Curr Gene Ther，2020，20（4）：297-312.

［11］ 孫勇，赵创，刘志丹.类风湿关节炎中的外泌体及其作用研究进展［J］.中国医药导报，2021，18（26）：34-38.

［12］ SHEN Z，HUANG W，LIU J，et al.Effects of mesenchymal stem cell-derived exosomes on autoimmune diseases［J］.Front Immunol，2021，27（12）：1-30.

［13］ 袁福临，张毅.间充质干细胞治疗炎性疾病的研究进展［J］.中国药理学与毒理学杂志，2021，35（3）：161-167.

［14］ 唐彬彬，袁一峰，王申，等.不同来源外泌体在原发性骨质疏松中的研究进展［J］.中国骨质疏松杂志，2021，27（7）：1075-1080.

［15］ ZHANG L，YAO Y，TIAN JM，et al.Alterations and abnormal expression of A20 in peripheral monocyte subtypes in patients with rheumatoid arthritis［J］.Clin Rheumatol，2021，40（1）：341-348.

［16］ LI GQ，FANG YX，LIU Y，et al.MicroRNA-21 from bone marrow mesench-ymal stem cell-derived extracellular vesicles targets TET1 to suppress KLF4 and alleviate rheumatoid arthritis［J］.Ther Adv Chronic Dis，2021，24（12）：1-18.

［17］ 范爱玉，谢卫勇，骆芳茗，等.骨髓间充质干细胞来源的外泌体对弗氏完全佐剂诱导类风湿关节炎大鼠的治疗作用［J］.山东医药，2021，61（6）：47-51.

［18］ 陈燕，姜胜军，彭友俭.骨髓间充质干细胞来源的外泌体对成骨细胞增殖和分化的影响［J］.口腔医学研究，2019，35（4）：401-404.

［19］ CHEN Z，WANG H，XIA Y，et al.Therapeutic potential of mesenchymal cell-derived miRNA-150-5p-expressing exosomes in rheumatoid arthritis mediated by the modulation of MMP14 and VEGF［J］.J Immunol，2018，201（8）：2472-2482.

［20］ HU Y，XU R，CHEN CY，et al.Extracellular vesicles from human umbilical cord blood ameliorate bone loss in senile osteoporotic mice［J］.Metabolism，2019，95（19）：93-101.

［21］ 朱兵兵，邓江华，陈晶晶，等.白细胞介素8受体可提高脐带间充质干细胞迁移和向损伤内皮的黏附［J］.中国组织工程研究，2022，26（7）：1093-1098.

［22］ DU YY，CHEN ZX，LIU MY，et al.Leonurine regulates Treg/Th17 balance to attenuate rheumatoid arthritis through inhibition of TAZ expression［J］.Front Immunol，2020，7（11）：556526-556537.

［23］ 郭礼妍，赖沛龙，耿素霞，等.人脐带间充质干细胞来源外泌体对Treg和Th17细胞的调节作用［J］.中国实验血液学杂志，2019，27（1）：221-226.

［24］ LI X，LIU L，YANG J，et al.Exosome derived from human umbilical cord mesenchymal stem cell mediates miR-181c attenuating burninduced excessive inflamm-ation［J］.EBioMedicine，2016，27（8）：72-82.

［25］ 王甫为，郁金红.应用脐带间充质干细胞来源外泌体治疗CIA小鼠的研究［J］.免疫学杂志，2021，37（10）：854-860，874.

［26］ RIVELLESE F，MAURO D，NERVIANI A，et al.Mast cells in early rheumatoid arthritis associate with disease severity and support B cell autoantibody production［J］.Ann Rheum Dis，2018，77（12）：1773-1781.

［27］ TAVASOLIAN F，MOGHADDAM AS，ROHANI F，et al.Exosomes：effectual players in rheumatoid arthritis［J］.Autoimmun Rev，2020，19（6）：102511-102525.

［28］ ZHENG J，ZHU L，IOK I，et al.Bone marrow-derived mesenchymal stem cells-secreted exosomal microRNA192-5p delays inflammatory response in rheumatoid arthritis［J］.Int Immunopharmacol，2020，78（24）：10598-10612.

［29］ CHEN L，LU Q，CHEN J，et al.Upregulating miR-27a-3p inhibits cell proliferation and inflammation of rheumatoid arthritis synovial fibroblasts through targeting toll-like receptor 5［J］.Exp Ther Med，2021，22（5）：1227-1244.

［30］ 孫广，候贻莉，吴辉，等.类风湿关节炎患者血清外泌体miR-223、miR-155表达水平及临床意义［J］.中国免疫学杂志，2019，35（21）：2644-2647，2650.

［31］ SHIBUYA H，NAKASA T，ADACHI N，et al.Overexpression of microRNA-223 in rheumatoid arthritis synovium controls osteoclast differentiation［J］.Mod Rheumatol，2013，23（4）：674-685.

［32］ SONG J，KIM D，HAN J，et al.PBMC and exosome-derived Hotair is a critical regulator and potent marker for rheumatoid arthritis［J］.Clin Exp Med，2015，15（1）：121-126.

［33］ 闻君侠，王瑾，江彬锋，等.M2型巨噬细胞来源的外泌体对小鼠类风湿关节炎的疗效考核及其机制研究［J］.中国现代医学杂志，2021，31（23）：30-37.

［34］ KIM SH，LECHMAN ER，BIANCO N，et al.Exosomes derived from IL-10 treated dendritic cells can suppress inflammation and collagen induced arthritis［J］.J Immunol，2005，174（10）：6440-6448.

［35］ ALEXANDER M，HU RZ，RUNTSCH MC，et al.Exosome-delivered microRNAs modulate the inflammatory response to endotoxin［J］.Nat Commun，2015，18（6）：7321-7343.