外泌体源性miRNA在不同寄生虫病中调控巨噬细胞极化的机制研究进展

冶赓博 ，崔紫烟 ，吴俊杰 ，乜茹 ，于文昊 ，王志鑫 ，樊海宁 ，任利

1 青海大学研究生院，西宁 810000；2 青海省包虫病研究重点实验室；3 青海大学附属医院肝胆胰外科

寄生虫病广泛传播于全球，至今依然是影响全球公共卫生的重要疾病。在寄生虫和其依赖的宿主相互演化适应期间，如果寄生虫想要长时间存活下来并且保留感染能力，虫体必须发展建立自己的一套分子调控机制，从而抵御宿主免疫系统的一系列攻击。外泌体是由多种细胞分泌的纳米级囊泡外小体，其可携带多种微小RNA（miRNA）从供体细胞转移至受体细胞，在受体细胞中转录后干扰基因表达，在多种生物过程中发挥着重要的信息传递作用［1］。巨噬细胞是脊椎动物体内最重要的免疫细胞之一，当被外界环境中的各种因素诱导时，会产生表型和功能的变化，称为巨噬细胞极化［2］。巨噬细胞极化表型中，研究最多的是经典途径激活型（M1型）和可替代途径激活型（M2型），二者比例的失衡与多种疾病病理过程和免疫应答密切相关。近年来，研究者发现在寄生虫与宿主相互作用的过程中，外泌体可通过其携带的miRNA 调控巨噬细胞极化，从而改变自身及周围环境，引起宿主免疫逃逸或免疫抑制，维持寄生。本文就现阶段外泌体源性miRNA 在寄生虫病中对巨噬细胞极化的调控机制综述，以期更深入的了解寄生虫与宿主间的相互作用。

1 外泌体源性miRNA 在原虫病中调控巨噬细胞极化的机制

1.1 利什曼原虫病 利什曼原虫病是由利什曼原虫寄生于人和动物细胞内引起的一种寄生虫病。巨噬细胞是利什曼原虫增殖的最终宿主细胞，也是控制或加重利什曼原虫病的关键，其在感染过程中发挥双重作用，感染的成功与否取决于感染利什曼原虫的物种与宿主免疫反应的类型和程度之间的相互作用。研究显示，在329种利什曼原虫蛋白中，超过一半是由外泌体释放的，其中大部分为利什曼原虫病的主要毒力因子。ATAYDE 等［3］在利什曼原虫病的研究中发现，其原虫的外泌体通过对巨噬细胞信号传递的调节激发致病感染的机制，并且能在感染的部位招募中性粒细胞进而加重感染力。在虫体相对分子质量为63 kDa 的糖蛋白（GP63）进入巨噬细胞并发挥毒力过程中，外泌体先与质膜结合，再以GP63 作为媒介参与入膜反应［4］。另有研究报道，在利什曼原虫长期感染过程中，miRNA let-7 家族的转录过程发生于外泌体内，并凭借着Myd/核转录因子κB（NF-κB）信号通路移动到宿主巨噬细胞的细胞质内，随后释放相应的导致疾病的激化因子，以此实现对宿主巨噬细胞活性的抑制，协助虫体逃避免疫反应［5］。在感染过程中，巨噬细胞通常表现为动态性的类型变化，M1 型出现在早期，可招募炎性细胞以对抗寄生虫，此为促炎效果；待寄生虫消灭后，再转化为M2 型抑制炎性细胞的募集，此为抗炎效果。在利什曼原虫感染早期，巨噬细胞可被昆虫等载体的唾液极化成M2 型，从而在感染早期增加虫体传染性及持久性。由于巨噬细胞M2 型极化，利什曼原虫表现出的毒力因子可以破坏宿主的杀微生物机制，促进虫体增殖。然而，M1 巨噬细胞在感染后期发挥作用，引发免疫反应加剧，导致病变恶化［6］。以上研究提示，巨噬细胞极化为寄生虫免疫逃逸提供了有利条件，其中寄生虫感染早期促进巨噬细胞的M2型极化发挥了重要作用。

1.2 弓形虫病 弓形虫是一种可以寄生于几乎所有温血动物，并且呈现全球分布的原生动物。弓形虫病易被免疫力低下人群或胎儿感染，是孕期宫内感染导致胚胎畸形的重要疾病之一。巨噬细胞是弓形虫感染急性期的主要吞噬细胞，在吞噬弓形虫后会释放带有弓形虫抗原的外泌体，其内含有许多miRNA；弓形虫感染宿主细胞以后，外泌体可携带多种miRNA 调控细胞的分裂，从而影响细胞增殖和细胞周期。POPE等［7］在被弓形虫感染的宿主细胞和外泌体中发现与细胞增殖和癌症相关的miR-92a、miR-125b、miR-125a-5p、miR-503 和 miR-99a-star。此外，miR-23b在弓形虫外泌体中高度富集，其可抑制白细胞介素17（IL-17）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）等介导的NF-κB活化和炎症因子表达，减轻巨噬细胞浸润，从而抑制自身免疫性炎症。HAKIMI等［8］研究发现，弓形虫外泌体能够分泌一种分子开关，可以选择性地以特定方式塑造宿主的转录调控机制，主要的靶点包括NF-κB、Fos 家族转录因子c-Fos、信号传导及转录激活蛋白（STAT）3/6及原癌基因c-Myc。LI等［9］通过研究刚地弓形虫外泌体对体外巨噬细胞RAW264.7细胞的影响，发现了弓形虫外泌体可以通过JNK 信号通路刺激巨噬细胞分泌炎症细胞因子，促进巨噬细胞向M1方向极化，引起细胞免疫应答。

1.3 疟疾 疟疾是经按蚊叮咬或输入带疟原虫者的血液而感染疟原虫所引起的虫媒传染病，也是全世界最具毁灭性的传染病之一。研究显示，疟原虫感染的红细胞外泌体可以有效活化巨噬细胞［10］。目前，外泌体源性miRNA 在疟原虫感染机制中的作用尚不清楚。但相关文献提示，疟疾的感染可明显改变外泌体源性miRNA 的表达，且疟疾的严重程度和外泌体的释放量有关［11］。在伯氏疟原虫中，miR-146a 表达上调，miR-193b 的表达下调［12］，其与 M2 型巨噬细胞极化相关［13］。与未感染的人类个体比较，恶性疟原虫和间日疟原虫患感染者外泌体中的miRNA hsa-let-7a-5p 上调，而单独间日疟原虫感染者 的 miRNA hsa-miR-150-5p 及 hsa-miR-15b-5p 上调，其与M1 型巨噬细胞极化相关［14］。此外，与正常小鼠比较，miRNA 在脑疟疾模型小鼠中的表达有显著差别［15］。为了确认这些外泌体衍生的miRNA 功能，还需进一步使用实验模型和临床样本进行研究。

2 外泌体源性miRNA 在蠕虫病中调控巨噬细胞极化的机制

2.1 血吸虫病 血吸虫病是由裂体吸虫属血吸虫引起的一种慢性寄生虫病，影响着78个热带和亚热带国家的2 亿多人［16］。慢性血吸虫病的临床表现是宿主对血吸虫卵产生免疫应答的结果，免疫反应随着寄生虫感染的迁移和成熟，以时间依赖的方式急剧演变，急性期与辅助性T 细胞1（Th1）的促炎反应有关，随后Th1 反应很快被Th2 的抗炎反应所取代。Th2 反应主要是对沉积在肝脏中的大量血吸虫卵的反应，可触发肝脏组织损伤、诱导细胞纤维化并产生胶原蛋白，久而久之导致肝纤维化［17］。在纤维化疾病中，细胞因子的释放、溶酶体功能的障碍等都会改变外泌体的分泌进而调节巨噬细胞表型变化［18］。血吸虫病作为一种与炎症和纤维化密切相关的疾病，与外泌体有着密切的关系。有学者从日本血吸虫中分离并提取了外泌体样囊泡，发现其能产生TNF-α、CD16、CD32 等促炎因子，同时和巨噬细胞极化有关［19］。ZHU 等［20］在蛋白质组学的基础上对血吸虫外泌体内403 个蛋白质组成成分进行了分析，结果显示，这些蛋白质成分不仅能够催化细胞活性，调节翻译过程及抗体结合的活性，还能够将miRNA 传导到宿主细胞内，进而发挥更强的寄生作用。GIRI等［21］研究发现，miR-148a 可通过 PI3K/AKT 通路靶向蛋白酪氨酸磷酸酶基因（PTEN），导致TNF-α、IL-12、精氨酸酶1（Arg-1）和IL-10 的上调，从而调控巨噬细胞介导的免疫应答。LIU 等［22］利用RAW264.7细胞发现，日本血吸虫外泌体含有寄生虫特异性miR-125b，其具有促进巨噬细胞M1 型极化的作用。除此之外，HE 等［23］研究发现，小鼠被日本血吸虫感染后，宿主血清内的miR-223、miR-146b 表达量表现出明显的增加；而miR-146b 的上调与巨噬细胞M2型极化相关［24］。以上研究提示，外泌体miRNA 可以作为血吸虫病与宿主细胞之间的一种通信机制，参与巨噬细胞极化的调控并调节宿主免疫应答。

2.2 绦虫病 棘球绦虫的幼虫感染所致的寄生虫病称为包虫病（又称棘球蚴病），呈现地方性，青海、新疆、西藏等牧区及少数民族地区为我国棘球绦虫感染多发区。包虫病可分为囊型包虫病和泡型包虫病二种，分别由细粒棘球绦虫的幼虫（棘球蚴）和多房棘球绦虫的幼虫（泡球蚴）寄生所致。与囊型包虫病比较，泡型包虫病对宿主的危害更为严重。在小鼠泡型包虫病模型研究中，王东旭等［25］发现极化后的M1/M2 型巨噬细胞参与了泡球蚴感染过程。青海省包虫病研究课题组基于大量研究进一步提出假设，泡球蚴可以向外释放携带大量miRNA 的外泌体，调控巨噬细胞内相关靶基因表达，影响巨噬细胞极化状态，进而协助免疫逃逸过程。课题组培养泡球蚴原头节并成功提取了其外泌体，并将这些外泌体及其携带的miRNA 与巨噬细胞共培养，发现在不同时间、不同外泌体浓度的影响下，外泌体可通过其携带的miRNA 影响巨噬细胞极化状态，但具体方式及机制仍在进一步研究中。

豆状囊尾蚴病是豆状带绦虫的中绦期豆状囊尾蚴寄生所致的绦虫病，严重感染时可引起宿主肝脏损害、消化紊乱甚至死亡。在豆状囊尾蚴感染诱导的免疫抑制过程中，WANG 等［26］发现，外泌体源性miRNA let-7-5p 的过度表达促进了巨噬细胞向M2型的极化，其中参与M2 型巨噬细胞极化的结合蛋白主要为CCAAT/增强子结合蛋白。

2.3 线虫病 线虫病是线虫成虫或幼虫寄生而引起的疾病，临床表现因虫种、数量、寄生部位及人体免疫状态而异。目前，有关寄生线虫外泌体源性miRNA 的研究较少。在胃肠线虫病中，BUCK 等［27］观察到分泌型外泌体内含有能够抑制白细胞介素33 受体及双特异性磷酸酶1 表达的miRNA 及Y RNA，提示外泌体源性miRNA 与调节宿主细胞中靶基因的表达有关；该研究还发现感染者的细胞外囊泡可同时抑制M1 及M2 型巨噬细胞极化。WAN等［28］研究显示，N-连接糖基化在圆管线虫病中促进M2 型巨噬细胞极化，其中PI3K-AKT 途径的代谢重编程起着重要作用。

综上所述，外泌体及其携带的miRNA 可在多种原虫病、蠕虫病等寄生虫病中通过调控巨噬细胞极化调节宿主免疫反应。在寄生虫感染过程中，从初始的剧烈免疫反应到后期与宿主的相互适应，巨噬细胞极化状态的改变占据着重要地位。外泌体源性miRNA 在这一系列过程中参与到巨噬细胞极化的调控，且在宿主与宿主细胞、寄生虫与宿主细胞及寄生虫之间形成很多的复杂串扰。目前，生物信息学及蛋白组学等方面的快速发展为进一步了解外泌体源性miRNA 在寄生虫病中的调控调控机制提供了可能，比如通过高通量测序来鉴定更多的miRNA，进而分析生理及病理条件下的分子相互作用。这些将有望打开治疗疾病的新局面，为新的寄生虫病防治策略奠定基础。