1、中国组织工程研究 第 21 卷 第 4 期 20170208 出版Chinese Journal of Tissue Engineering Research February 8, 2017 Vol.21, No.4ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 621综述www.CRTER.org王琎，女，1989 年生，汉族，河南省人，硕士。 通讯作者：陈建英，主任医师，硕士生导师，广东医科大学附属医院心内三区，广东省湛江市524001 中图分类号:R394.2文献标识码:A文章编号:2095-4344(2017)04-00621-06稿件接受：201
2、6-11-26Wang Jin, Master, Graduate School of Guangdong Medical University, Zhanjiang 524001, Guangdong Province, ChinaCorresponding author: Chen Jian-ying, Chief physician, Masters supervisor, Third Department of Cardiology, Affiliated Hospital of Guangdong Medical University, Zhanjiang 524001, Guang
3、dong Province, China细胞外囊泡研究新进展王 琎 1，陈建英 2(1广东医科大学研究生院，广东省湛江市 524001；2广东医科大学附属医院心内三区，广 东省湛江市 524001)引用本文 ： 王琎，陈建英 . 细胞外囊泡研究新进展 J.中国组织工程研究， 2017， 21(4):621-626.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.04.022 ORCID: 0000-0003-4494-3898(王琎)文章快速阅读：文题释义：细胞外囊泡：是由脂质双分子层包绕形成的球状膜性囊泡，是细胞自发或在一定条件下释放出的一种亚细胞成份，实质上是一组纳米级
4、颗粒，近年来学界研究的热点，包括外泌体、膜微粒及微囊泡等。自噬：这是发生在细胞代谢过程以清除代谢废物或维持细胞器更新的一种现象，其过程如下：首先细胞的一些成分将部分细胞质和(或)细胞内需降解的细胞器、蛋白质等成分包裹起来形成自噬体，接着自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包裹的内容物，目前研究发现自噬在机体的生理和病理过程中均能见到。摘要背景：细胞外囊泡是细胞旁分泌产生的一种亚细胞成分，近年来学界研究的热点外泌体、膜微粒及微囊泡等均在其范畴。目的：就细胞外囊泡定义分类、形成释放过程、分离鉴定方法、生物学意义及其在临床疾病和生物医学研究中应用等方面的最新进展作一综述。方法：由第一作者在 P
5、ubMed、CNKI 等数据库中进行文献检索，关键词为 ”Extracellular Vesicles，exosome ，microvesicle，microparticle”及“细胞外囊泡、外泌体、微囊泡、膜微粒”。检索时间为 2006 年 7 月至 2016 年 8 月。结果与结论：共纳入 44 篇文献。几乎所有的细胞都能产生细胞外囊泡，其中含有脂质、蛋白质、核酸(DNA、mRNA 及 microRNA、lncRNA、circRNA 等 noncodingRNA)等多种母细胞来源的生物活性成份，这些信息物质包裹在囊泡中或携带于膜上。他们参与炎症免疫反应、细胞间信号通讯、细胞存活与凋亡、血管
6、新生、血栓形成、自噬等，在生理状态维持及疾病的进程中发挥重要作用。特定类型的细胞外囊泡有望成为辅助疾病诊断及预后判断的新分子标记物；在抗肿瘤治疗、再生医学、免疫调节等方面也有着广阔前景；能为干细胞治疗非细胞途径开辟新路径；有可能作为疫苗或药物的天然载体为临床治疗带来福音。细胞外囊泡分泌的分子机制及其作用于靶细胞引起生物学功能变化的具体成分及其信号通路尚在研究中，以研究miRNA 者为主，近年来 lncRNA、circRNA 开始成为新星逐渐走进学者视野。关键词：组织构建；组织工程；细胞外囊泡；外泌体；组织再生；自噬；药物载体；非编码 RNA；免疫炎症；国家自然科学基金主题词：组织工程；外泌体；
7、再生；自噬；药物载体基金资助：国家自然科学基金资助项目 (81370242)Research progress of extracellular vesicles Wang Jin1, Chen Jian-ying2 (1Graduate School of Guangdong Medical University, Zhanjiang 524001, Guangdong Province, China; 2Third Department of Cardiology, Affiliated Hospital of Guangdong Medical University, Zhanjiang
8、 524001, Guangdong Province, China)AbstractBACKGROUND: Extracellular vesicles (EVs) are a kind of subcellular component produced by paracine mechanism including exosomes, microparticles and microvesicles, which have become hotspots in recent years.OBJECTIVE: To review the research status and progres
9、s of EVs, especially in the studies about definition, secreting mechanism, isolation and identification, biological characteristics and functions in diseases as well as in biomedical research.METHODS: The first author retrieved PubMed and CNKI databases for relative articles published from July 2006
10、 to August 2016. The keywords were “extracellular vesicles, exosome, microvesicle, microparticle” in English and Chinese, respectively.细胞外囊泡的生物学意义：概念及一般生物学特性分离提取及鉴定方法在生物医学研究中的意义细胞外囊泡文献检索综述分析近年相关研究进展王琎，等 . 细胞外囊泡研究新进展P.O. Box 10002, Shenyang 110180 www.CRTER.org622www.CRTER.orgRESULTS AND CONCLUSION:
11、A total of 44 eligible literatures are enrolled. Almost all cells can secrete EVs, which contain a variety of metrocyte-derived bioactive molecules, such as lipids, proteins, mRNAs, microRNA, lncRNA, cicrRNA, and non-coding RNA. These bioactive molecules are encapsulated in EVs or binding with the m
12、embrane. EVs are described to be involved in inflammation, immunity, signal transduction, cell survival and apoptosis, angiogenesis, thrombogenesis, and autophagy, which are of great significance to the maintenance of homeostasis and disease progression. Special EVs may be used as new biomarkers for
13、 the diagnosis and prognosis of many diseases and serve as novel tools in the fields of antitumor therapy, regenerative medicine, immunoregulation and vaccination and drug delivery. But the molecular mechanisms regulating the secretion of EVs and the specific pathways activated upon EVs interaction
14、with the target cell are not fully understood. Based on miRNA, lncRNA and circRNA are attracting researchers attention.Subject headings: Tissue Engineering; Exosomes; Regeneration; Autophage; Drug CarriersFunding: the National Natural Science Foundation of China, No. 81370242Cite this article: Wang
15、J, Chen JY. Research progress of extracellular vesicles. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2017;21(4):621-626.0 引言 Introduction 细胞外囊泡(extracellular vesicles，EVs)是细胞旁分泌产生的一种亚细胞成分，实质 上是一组纳米级颗粒，近年来学界研究的热点外泌体(exosome)、膜微粒(microparticle，MP)、微囊泡(microvesicle， MV)等均在其范畴。Chargaff 等 1在1946年首次发现血浆中含有一种能加速血栓形成的
16、可沉淀的物质，他们称之为因子。Wolf等 2在1967年报道活化血小板能 释放富含磷脂的细胞膜来源的微粒，并具有促凝血作用的，将其命名为血小板尘埃。随后的相关研究多是用 术语膜微粒来描述这类物质 3。Johnstone等 4-5在 1983年观察绵羊网织红细胞变为成熟红细胞晚期过程中发现，红细胞能将代谢终产物通过一些小囊泡(后来证实是外泌体)释放到细胞外，并于1987年命名这类小囊泡 为外泌体。起初大家普遍认为这些微粒是垃圾桶，是为 清除细胞代谢废物、是提示细胞死亡的信号分子亦或者是某些特有器官的细胞器结构，到了20世纪90年代末，细胞外囊泡的生物学功能渐渐受到研究者们重视 6 。学者 们意识
17、到这些细胞外囊泡携带有胆固醇、鞘磷脂、磷脂酰丝氨酸、神经节苷脂 等 脂 类 物 质 ，并 富 含 多 种 蛋 白 质 和 RNA等 生 物 活性 物 质 ，在 细 胞 间 信 号 通 讯 中 有 重 要 作 用 ，参 与 细 胞 存 活与 凋 亡 、血 管 新 生 、血 栓 形 成 、炎 症 免 疫 反 应 等 ，在 生 理 状态 维 持 及 疾 病 的 进 程 中 发 挥 重 要 作 用 7。随 着 近 年 来 研 究的 不 断 的 深 入 ，发 现 细 胞 外 囊 泡 还 在 纤 维 化 、自 噬 8-9、免疫 抑 制 及 免 疫 激 活 等 多 方 面 发 挥 作 用 10。细胞外囊泡是
18、一组异质性较大的群体，参与机体多种反应，经历了从无人问津到趋 之若鹜的戏剧性变化，有望成为新型分子标记物用于疾病诊断、判断 评估疾病预后，有望作为新药研发对象 11。但由于描述的术语不统一，相关研究结果存在混淆，为了方便众多研究者学习，文章就细胞外囊泡定义分类 、形成 释放过程及机制、分离鉴定方法、生物学意义及其在 临床疾病和生物医学研究中应用等方面的最新进展作一综述。1 资料和方法 Data and methods1.1 资料来源 由第一作者应用计算机检索CNKI 数据库和PubMed数据库相关文献。检索时间范围：2006年7月至2016 年8月。中文检索词为：“ 细胞外囊泡、外泌体、微囊泡
19、、膜微粒”；英文检索词为 ”Extracellular Vesicles，exosome，microvesicle，microparticle”。1.2 入选标准：纳入标准 ：论点、论据可靠的 细胞外囊泡研究。同一领域的细胞外囊泡研究文献选择近期发表或权威、专业杂志的文献。排 除 标 准 ：与 研 究 内 容 无 关 的 研 究 ；重 复 类 研 究 。1.3 文献质量评估 根据纳入标准，作者先 阅读经相关关键词筛选出的文献标题和摘要进行初步筛选，排除与研究目的不符或重复性文章，选 取英文文献113篇，中文文献14篇，查阅全文。持严谨科学态度，尽量 查询引用原始文献资料，按照纳入标准，最后选择
20、44篇作为引用文献进行写作(图1)。2 结果 Results2.1 细 胞 外 囊 泡 定 义 分 类 细 胞 外 囊 泡 是 由 脂 质 双 分 子 层包 绕 形 成 的 球 状 膜 性 囊 泡 ，由 细 胞 分 泌 产 生 ，分 子 直 径 在4 000 nm间 ，其 中 包 括 外 泌 体 、膜 微 粒 、微 囊 泡 及 凋 亡 小体 等 ，外 泌 体 定 义 较 为 明 确 12-13。关 于 细 胞 外 囊 泡 的 分 类 ，依 据 细 胞 来 源 命 名 分 类 是 其 常 见 分 类 方 法 之 一 。以 膜 微粒 为 例 ，内 皮 细 胞 来 源 的 膜 微 粒 命 名 为 内
21、 皮 细 胞 膜 微 粒 、血 小 板 来 源 的 膜 微 粒 、间 充 质 干 细 胞 来 源 的 膜 微 粒 等 。此外 ，根 据 分 子 大 小 、释 放 方 式 的 不 同 可 将 细 胞 外 囊 泡 分 为3种 类 型 ，即 外 泌 体 、膜 微 粒 及 凋 亡 小 体 。见 图 2。2.2 细胞外囊泡形成、 释放机制及过程 细胞外囊泡主要存在于细胞生存的微环境中，如 细胞培养上清以及各种体液(血液、淋巴液、唾液、尿液、精液及乳汁)等 14。几乎所有的细胞都可自发或在一定刺激条件下产生和释放细胞外囊泡，如上皮细胞、未成熟树突状细胞等会自发的产生和释放细胞外囊泡 15。刺激条件主要包括
22、细对 CNKI、PubMed 数据库中 2006 至 2016 年的文献进行计算机检索将共 44 篇文献纳入分析全体作者共同筛选图 1 文献检索流程王琎，等 . 细胞外囊泡研究新进展ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 623www.CRTER.org胞活化、氧化应激、细胞癌性转化、放射损伤、 细胞死亡和(或)凋亡等 16，如骨髓间充质干细胞经低氧或低营养诱导后会分泌释放细胞外囊泡 17。细 胞 外 囊 泡 形 成 、释 放 的 分 子 机 制 不 完 全 清 楚 ，可 能与 细 胞 膜 重 构 和 细 胞 骨 架 改 变 有 关 。既 往 蛋 白
23、 质 组 学 、基因 芯 片 分 析 及 RT-PCR等 显 示 细 胞 外 囊 泡 选 择 性 地 将 母细 胞 来 源 的 多 种 生 物 活 性 物 质 包 装 进 其 双 分 子 层 膜 结 构中 或 携 带 于 膜 表 面 ，如 脂 质 (如 富 含 胆 固 醇 和 鞘 磷 )、细 胞因 子 、趋 化 因 子 、生 长 因 子 、特 异 性 及 非 特 异 性 蛋 白 、DNA、mRNA、microRNA、lncRNA、circRNA等 14，18-21。外 泌 体 ： 分 子 直 径 30-100 nm，也 有 很 多 学 者 认 为在 150 nm范 围 内 的 ，来 源 于 细
24、 胞 质 膜 内 陷 的 初 级 核 内 体的 微 粒 都 属 于 外 泌 体 ，这 类 囊 泡 在 细 胞 内 部 形 成 ，与 一 般的 出 芽 方 式 不 同 。其 形 成 释 放 过 程 是 ，母 细 胞 释 放 颗 粒 物质 到 质 膜 内 陷 形 成 的 核 内 体 腔 内 囊 泡 中 ，含 有 腔 内 囊 泡的 核 内 体 成 为 次 级 核 内 体 ，也 称 作 多 囊 泡 胞 内 体 或 多 泡小 体 。随 后 ，多 泡 小 体 离 开 溶 酶 体 途 径 而 与 母 细 胞 胞 膜 特定 部 位 融 合 ，之 后 胞 内 体 中 的 微 小 囊 泡 朝 向 内 体 囊 腔
25、的内 部 形 成 芽 泡 ，继 而 母 细 胞 将 这 种 芽 泡 以 外 泌 的 形 式 释放 到 细 胞 外 。由 于 外 泌 体 特 殊 的 分 泌 方 式 ，其 所 含 蛋 白 组分 有 别 于 其 他 细 胞 外 囊 泡 ，不 含 有 内 质 网 内 的 蛋 白 质 ，而高 表 达 与 主 要 组 织 相 容 性 复 合 体 以 及 整 合 素 等 多 种 蛋 白质 相 互 作 用 的 四 分 子 交 联 体 超 蛋 白 家 族 ，如CD9，CD81，CD63以 及 热 休 克 蛋 白 ，如 热 休 克 蛋 白60，70，90和 部 分 细 胞 内 源 性 蛋 白 如 Alix，Ts
26、g101等 ，低表 达 磷 脂 酰 丝 氨 酸 。微囊泡 ：分子直径100-1 000 nm，也有文献称之为脱落囊泡或Ectosomes。形成 过程相对简单，是直接通过出芽方式从母细胞膜表面脱落产生，大小不均一，高表达磷脂酰丝氨酸，没有特定的表面分子 标记物，但和外泌体一样表达母细胞来源的表面标记物 22。如EMV表达 CD31，PMV表达CD42b ，白 细胞来源的表达CD45，网织红细胞来源的表达转铁蛋白受体分子，抗原呈递细胞来源的富含MHC- ，。微囊泡中也含有如金属蛋白酶等外泌体中不包含的一些物质。凋亡小体 ：是细胞程序性死亡或凋亡晚期释放的微粒，文章不赘述，这类囊泡颗粒较大，分子直径
27、为500- 4 000 nm，具有 Annexin V高亲和力，富含死细胞(凋亡细 胞) 碎片的 浓缩DNA，能将这些DNA 运载入巨噬细胞细胞核中。2.3 细 胞外囊泡分离提取和鉴定方法 目 前 ，学 界 普 遍 认同 差 速 离 心 法 是 提 取 细 胞 外 囊 泡 的 标 准 方 法 23。先 低 速离 心 去 除 死 亡 的 细 胞 和 大 的 细 胞 碎 片 ，再 高 速 离 心 去 除可 溶 性 蛋 白 质 、蛋 白 质 聚 集 体 及 其 他 与 细 胞 外 囊 泡 共 沉淀 的 杂 质 ，即 可 分 离 得 到 微 囊 泡 和 外 泌 体 。对 细 胞 外 囊 泡纯 度 要
28、求 较 高 时 可 采 用 密 度 梯 度 离 心 或 免 疫 磁 珠 分 选 的方 法 来 纯 化 细 胞 外 囊 泡 。前 者 是 在 超 速 离 心 力 作 用 下 ，使蔗 糖 溶 液 形 成 从 低 到 高 连 续 分 布 的 密 度 阶 层 ，是 一 种 区带 分 离 法 。免 疫 磁 珠 分 选 技 术 则 是 利 用 抗 原 抗 体 特 异 性结 合 的 原 理 ，用 包 被 抗 标 记 物 抗 体 的 磁 珠 与 细 胞 外 囊 泡孵 育 后 结 合 ，这 样 就 能 将 特 定 的 细 胞 外 囊 泡 分 选 出 来 。此外 ，分 离 提 取 细 胞 外 囊 泡 的 方 法
29、还 有 诸 如 微 孔 过 滤 技 术 、微 流 控 技 术 、高 效 液 相 色 谱 法 以 及 细 胞 外 囊 泡 提 取 试 剂盒 。随 着 研 究 的 深 入 ，目 前 对 细 胞 外 囊 泡 也 进 行 蛋 白 、DNA/RNA提 取 ，有 学 者 使 用 传 统 方 法 提 取 ，也 有 研 究 者用 BioVision等 公 司 的 提 取 试 剂 盒 ，总 的 来 说 各 种 技 术 各有 利 弊 。关 于 细 胞 外 囊 泡 的 鉴 定 ，已 有 许 多 技 术 能 表 征 以及 分 析 纳 米 颗 粒 和 纳 米 囊 泡 。其 中 包 括 ：蛋 白 免 疫 印 迹 、流 式
30、 细 胞 学 、酶 联 免 疫 吸 附 分 析 、动 态 光 散 射 、透 射 电 镜检 查 法 、纳 米 颗 粒 跟 踪 分 析 技 术 。蛋 白 免 疫 印 迹 和 酶 联 免疫 吸 附 分 析 技 术 是 对 细 胞 外 囊 泡 中 蛋 白 进 行 分 析 ，流 式细 胞 学 技 术 能 分 析 细 胞 外 囊 泡 携 带 的 细 胞 表 面 抗 原 标 记物 ；透 射 电 镜 检 查 法 技 术 可 以 分 析 细 胞 外 囊 泡 分 子 直 径 和形 态 结 构 ；纳 米 颗 粒 跟 踪 分 析 技 术 可 实 时 地 对 低 浓 度 的 细胞 外 囊 泡 悬 浮 液 中 50-1
31、000 nm直 径 范 围 内 特 定 的 细 胞外 囊 泡 进 行 分 子 波 峰 及 浓 度 测 定 。2.4 细胞外囊泡生物学功能2.4.1 细 胞外囊泡所携 带信息物质 目前Vesiclepedia中 记录了来自33种不同种类的538份研究统计分析出细胞外囊泡中含有92 897种蛋白，27 642 种mRNAs， 4 934种 miRNAs和584种脂质等(数据是在2015 年9月前收录) 24。蛋白质谱分析发现这些蛋白包括血管内皮生长因子、碱性成 纤维细胞生长因子、血小板衍生生长因子、转化生长因子 、MAPK通路信号分子、RHO通路信号分子、Tie-2/TEK 及细胞黏附分子等。这些
32、蛋白质分子部分是酶类，酶 催化具有高效性，能 够放大其效应，相比RNA，进入内皮 细胞的蛋白质能够即时迅速发挥作用，在维持血管新生以及 维持血管功能及修复损伤组织等方面起主要作用。 Ratajczak等 25证实小鼠胚胎干细胞来源的MVs能把蛋白质和mRNA转运到造血祖细胞中，并使其重新编 程， 这一作用经RNase处理微粒后不复存在，表明有微粒转运的mRNA 不仅能图 2 细胞外囊泡的分类图注：细胞外囊泡据分泌方式不同分 3 类，一种是多泡小体脱离溶酶体途径与母细胞胞膜特定部位融合释放出外泌体；一种是通过出芽的形式释放出膜微粒；还有一种就是释放出凋亡小体 15。王琎，等 . 细胞外囊泡研究新
33、进展P.O. Box 10002, Shenyang 110180 www.CRTER.org624www.CRTER.org稳定存在于靶细胞，还能在靶细 胞内被翻译成相应蛋白。近年来有研究者报道在这类囊泡中发现lncRNA、circRNA等noncodingRNA及gDNA 20-21，26。microRNA (miRNA)是一类长约 22 nt且高度保守的单链小分子RNA，本身不编码蛋白质但能够在转录后水平调控基因的表达。且一个miRNA能够调控多个mRNA，而一个mRNA能同时被多个miRNA调控，目前已知miRNA的功能有调控细胞的增殖、分化和代谢，并与心血管疾病、肿瘤、白血病等疾病的
34、发生、发展有着密切联系。lncRNA 即长链非编码RNA ，是一类本身不编码蛋白、转录本长度超过200 nt的长链非编码RNA，能干 扰mRNA的剪切，他在表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等多层面调控基因的表达。 circRNA即环状RNA，是一类特殊的非编码RNA分子，富含miRNA结合位点，在细胞中起到miRNA海绵的作用， 进而解除miRNA对靶基因的抑制作用，升高靶基 因 的 表 达 水 平 。Collino等 27通 过 miRNA芯 片 对 比 骨 髓 MSC和 肝 脏 MSC与 两 者 分 泌 的 微 粒 发 现 一 些 miRNA同 时 存 在 于 微 粒 和 来源 母 细
35、 胞 中 ，一 些 miRNA只 存 在 于 母 细 胞 中 ，一 些miRNA则 只 存 在 微 粒 中 。Chen等 19的 一 项 人 脐 带 间 充 质干 细 胞 来 源 的 微 囊 泡 成 血 管 相 关 蛋 白 分 析 中 关 于 细 胞 外囊 泡 中 蛋 白 质 成 分 分 析 也 有 类 似 发 现 ，目 前 这 种 现 象 发生 的 机 制 仍 不 明 确 有 待 进 一 步 研 究 。2.4.2 细胞外囊泡参与细胞间物质、信息传递 在生理、病理条件下，细胞外囊泡将其携带生物信息运输到周边靶细胞或经血 液 循 环 及 体 液 运 输 而 被 远 处 组 织 细 胞摄 取 ，进
36、 而 对 靶 细 胞 遗 传 组 进 行 重 新 编 排 ，使 靶 细 胞 获 得新 的 功 能 或 失 去 某 功 能 甚 至 死 亡 28。一 项 研 究 表 明 成 纤维 细 胞 来 源 的 、携 带 有 miR-195的 细 胞 外 囊 泡 能 够 在 胆 管癌 大 鼠 体 内 富 集 ，降 低 肿 瘤 大 小 ，改 善 治 疗 鼠 的 存 活 29。细 胞 外 囊 泡 作 用 于 靶 细 胞 参 与 细 胞 间 信 息 传 递 主 要 有 3种方 式 ：第 1种 ，通 过 其 携 带 的 特 异 性 表 面 分 子 配 体 与 靶 细胞 上 相 应 受 体 位 点 结 合 ；第 2种
37、 ，直 接 与 靶 细 胞 质 膜 融 合 ，释 放 其 内 容 物 到 靶 细 胞 胞 质 中 。第 3种 ，通 过 内 陷 以 类 似胞 吞 作 用 的 机 制 将 信 息 直 接 传 递 给 靶 细 胞 (图 3)。2.5 细胞外囊泡参与疾病的发生发展 中枢神经细胞来源的细胞外囊泡可以进入血液循环并在外周循环中发挥其促增殖、分化及抗凋亡的作用，在阿尔茨海默病和帕金森病等退行性疾病及其他中枢神经系统疾病中发挥着重要作用。内皮细胞来源细 胞外囊泡本身与机体高凝倾向和小血管炎症等微循环障碍疾病有密切关系 30。T细 胞 来 源 的 外 泌 体 可 通 过 磷 脂 酰 丝 氨 酸 识 别 单 核
38、 细胞 膜 表 面 的 受 体 ，诱 导 胆 固 醇 堆 积 ，进 而 促 进 动 脉 粥 样硬 化 形 成 31。类 风 湿 性 关 节 炎 患 者 关 节 滑 液 来 源 的 纤维 母 细 胞 分 泌 的 细 胞 外 囊 泡 携 带 的 TNF-结 合 于 T淋巴 细 胞 后 抵 抗 机 体 活 化 诱 导 的 细 胞 死 亡 ，从 而 加 重 关节 炎 症 状 32。细 胞 外 囊 泡 也 参 与 体 内 自 噬 过 程 ，有 研究 指 出 ，经 烟 雾 提 取 物 诱 导 人 气 道 上 皮 细 胞 后 收 集 到的 HBEC-细 胞 外 囊 泡 中 miR-210表 达 量 上 调
39、，后 者 作用 于 自 噬 相 关 调 节 蛋 白 ATG7进 而 负 性 调 控 自 噬 水 平 ，促进 肌 成 纤 维 细 胞 分 化 ，导 致 气 道 重 塑 8。细 胞 外 囊 泡 还 参与 调 节 机 体 的 适 应 性 免 疫 和 固 有 免 疫 。胎 盘 来 源 的 细 胞外 囊 泡 携 带 有 自 然 杀 伤 淋 巴 细 胞 和 其 他 免 疫 系 统 组 分 的抑 制 性 配 体 ，从 而 对 胎 儿 起 免 疫 保 护 作 用 。肿 瘤 细 胞 来 源的 外 泌 体高表达FasL配体当与CD8 +T细胞上FasL 受体结合后能诱导CD8 +T细胞凋亡， 导致肿瘤免疫逃逸。此
40、外，细胞外囊泡 不仅与肿瘤细 胞增殖、上皮 间质转化及远处转移相关，在肿瘤细胞耐药 方面也发挥重要作用。总之，细胞外囊泡在生理状态维 持以及细胞迁移、血管新生、血栓形成、免疫炎症反应、 肿瘤浸润和转移等过程中发挥重要作用 29。2.6 细胞外囊泡能作为标记物诊断疾病、评估预后 细胞外囊泡有望作为一种非侵入性标记物，在心血管疾病、肾脏疾病、中枢神经系统疾病诊 断以及癌症等的早期筛查等方面起重要作用。这一作用主要有 赖于细胞外囊泡携带的生物信息物质，尤其是RNA，有文献 报道，急性冠脉综合征(ACS)患者血清中，肌特异性miR-1 和miR-133a表达水平升高，并且这一变化和肌钙蛋白T(CTnT
41、)水平相关 7。血液中膜微粒与内皮祖细胞的比值(MPs/EPCs)能反应ACS中内皮细胞凋亡与修复的变化情况 33。血液循环中细胞外囊泡携带的miRNA 可以用于心肌梗死、脑膜瘤的诊断；尿液 细胞外囊泡中含有一些蛋白质、miRNA可辅助诊断肾脏疾病及膀胱癌等 34。Fleitas等 35指 出 循 环 血 流 中 的 EMP可 作 为 判 断 终 末 期 非小 细 胞 肺 癌 预 后 指 标 。有 研 究 首 次 证 明 ，在 血 清 中 的 循 环外 泌 体 可 以 作 为 一 种 特 殊 标 志 物 用 于 诊 断 早 期 胰 腺 癌 36。图 3 以外泌体为例阐释细胞外囊泡与靶细胞信息传
42、递方式图注：图 A 显示富含母细胞信息的外泌体从细胞中释放出来；B：通过其携带的特异性表面分子配体与靶细胞上相应受体位点结合；C：直接与靶细胞质膜融合，释放其内容物到靶细胞胞质中；D ：改变外泌体作用方式时对靶细胞影响；E：通过内陷以类似胞吞作用的机制将信息直接传递给靶细胞。王琎，等 . 细胞外囊泡研究新进展ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 625www.CRTER.orgBank等 37在 最 近 的 一 份 研 究 中 指 出 以 血 液 学 生 物 标 记 物为 基 础 的 血 浆 细 胞 外 囊 泡 测 定 是 一 种 可 能 提 高
43、心 血 管 疾病 诊 断 及 预 后 的 一 种 新 途 径 。但 需 注 意 的 最 新 一 项 研 究指 出 是 外 周 血 来 源 的 MVs成 分 及 其 生 物 活 性 受 储 存 条 件 、存 放 时 间 以 及 抗 凝 管 的 选 择 等 影 响 38。2.7 细胞外囊泡能作为药物或药物载体发挥治疗作用 近几年来研究证实干细胞来源的细胞外囊泡有着类似于干细胞的生物学功能同时兼具其他众多优点，如体 积小、易穿透生物膜、免疫原性低等，且其特殊的脂质双分子层膜性结构可保护其内容物的降解，同 时抵挡RNAse 对核酸的破坏，保证其生物学活性。这类囊泡能通过调节免疫炎症反应、调节血管内皮细
44、 胞及平滑肌细胞功能、抗纤维化、促血管及细胞再生、改善受损细胞的凋亡及增殖等多种机制对多种疾病发挥治疗作用，且 这种作用在组织再生和修复中尤为突出,能为干细胞治疗非细胞途径开辟新路径 39。间充质干细胞-细胞外囊泡能减少大鼠缺血再灌注肾脏损伤模型及小鼠残肾模型中肾脏淋巴细胞浸润。促进大鼠脑卒中 损伤后组织修复。可减轻肺小动脉壁的增生肥厚，减轻 肺血管狭窄及重构，改善肺血流动力学异常，从而有效降低肺 动脉压力，提高肺动脉高压实验大鼠生存质量及存活率。一 项关于小鼠心肌梗死模型研究表明，来源于过表达HIF-1的心脏内皮细胞来源的exosome 与心脏 祖细胞共同输注到成年NOD/SCID小鼠中能提
45、高移植CPC的存活，改善心肌梗死损伤，并证实是exosome 中富含的 miR-126、miR-210起作用 40。诱导性多潜能干细胞来源的细胞外囊泡用于组织再生治疗，则可大大降低 诱导性多潜能干细胞的致瘤等风险，这些都为干细胞非 细胞途径治疗疾病提供新视角。也有学者报道，一定条件下，用肿瘤抗原刺激树突细胞后获取的细胞外囊泡能诱导抗肿瘤免疫反应，而有望用于肿瘤治疗，目前已有临床一期实验相关报道 10-11。基于细胞外囊泡而进行的免疫疗法越来越引人注意，有学者提出有望将其作为“ 疫苗”用于预防传染性疾病，但目前还缺乏临床实验 数据。此 外 ，细 胞 外 囊 泡 能 成 为 理 想 的 药 物 载
46、 体 ，可 利 用 电穿 孔 或 脂 质 体 转 染 的 方 式 直 接 把 药 物 转 入 细 胞 外 囊 泡 或者 将 编 码 兴 趣 蛋 白 质 的 基 因 转 入 分 泌 细 胞 外 囊 泡 的 细 胞以 达 到 更 好 的 效 果 41-42。如 Ohno等 43在 EGFR+的 乳 腺 癌小 鼠 模 型 中 ，将 天 然 细 胞 外 囊 泡 用 GE11 肽 段 (氨 基 酸 序列 为 ：YHWYGYTPQNVI)进 行 修 饰 ，使 其 携 带 抗 肿 瘤miRNA，从 而 将 载 有 核 酸 药 物 运 送 至 靶 细 胞 ，使 其 能 够 特异 性 地 与 EGFR结 合 ，
47、以 达 到 治 疗 效 果 。Ibrahim等 44人发 现 心 源 性 心 球 样 细 胞 团 (CDCs)来 源 的 携 带 特 定 miRNA的 exosome在 鼠 科 动 物 心 肌 梗 死 模 型 中 起 保 护 作 用 ，文 中提 到 ，CDCs-exosome富 含 miR-146a，但 当 不 用 exosome只 用 miR-146a用 于 治 疗 时 ，不 能 看 到 这 种 保 护 作 用 ，然 而当 敲 出 miR-146a后 ，CDCs-exosome仍 能 抑 制 心 肌 细 胞凋 亡 ，提 示 细 胞 外 囊 泡 能 作 为 载 体 用 于 再 生 治 疗 。3
48、 小结 Conclusion到 目 前 为 止 ，细 胞 外 囊 泡 尚 有 许 多 功 能 不 为 人 知 ，已有 的 实 验 研 究 结 果 表 明 细 胞 外 囊 泡 能 将 其 携 带 的 脂 质 、蛋 白 质 、gDNA、mRNA及 microRNA等 noncodingRNA释放 到 受 体 细 胞 ，作 用 于 多 个 分 子 靶 点 改 变 受 体 细 胞 功 能 。他 们 参 与 细 胞 间 信 号 通 讯 、炎 症 反 应 、纤 维 化 、细 胞 存 活与 凋 亡 、血 管 新 生 、血 栓 形 成 、自 噬 、免 疫 抑 制 及 免 疫 激 活等 ，有 望 成 为 辅 助
49、 疾 病 诊 断 及 预 后 判 断 的 分 子 标 志 物 ；在治 疗 、预 防 疾 病 方 面 也 有 着 广 阔 前 景 ；能 为 干 细 胞 治 疗 非细 胞 途 径 开 辟 新 路 径 ；还 有 可 能 作 为 药 物 的 天 然 载 体 为 临床 治 疗 带 来 福 音 。但 目 前 研 究 多 限 于 动 物 实 验 和 细 胞 分子 水 平 ，临 床 研 究 资 料 相 对 匮 乏 ，而 且 发 挥 效 应 的 具 体“成 分 ”及 其 分 子 机 制 尚 不 清 楚 中 ，以 研 究 microRNA者 较多 ，lncRNA、circRNA等 noncodingRNA则 成 为 新 星 。此外 ，获 取 细 胞 外 囊 泡 的 量 少 、纯 度 低 ，也 是 目
