支氣管哮喘（哮喘）是一種常見的慢性氣道炎癥性疾病，這種慢性炎癥反應(yīng)是由肺結(jié)構(gòu)細(xì)胞（如上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞等）、炎癥細(xì)胞（如嗜酸粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞及T-淋巴細(xì)胞等）和炎性介質(zhì)等共同參與、相互作用的結(jié)果。外泌體是納米大小由膜包繞的囊泡，其可通過旁分泌等途徑在細(xì)胞間傳遞信息并調(diào)節(jié)受體細(xì)胞功能。近年的研究結(jié)果顯示，外泌體參與哮喘的炎癥反應(yīng)，誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞的遷移，提示其在哮喘的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮作用。本文擬從外泌體的結(jié)構(gòu)和功能入手，闡述其在哮喘發(fā)病機(jī)制中的作用。

一、外泌體的結(jié)構(gòu)和作用

外泌體是多泡體（MVB）與細(xì)胞膜融合后釋放到細(xì)胞外空間30~150 nm大小的囊泡，由多種類型的細(xì)胞分泌，其中包括免疫反應(yīng)細(xì)胞，如B和T淋巴細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞（DC）、肥大細(xì)胞（MC）、上皮細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞及嗜酸粒細(xì)胞等。此外，其他類型細(xì)胞，如網(wǎng)織紅細(xì)胞、血小板、小膠質(zhì)細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞也會(huì)產(chǎn)生外泌體[4]。由于來源的多樣性，外泌體存在于多種體液中，包括血液、尿液、唾液、BALF和鼻腔灌洗液。

外泌體的結(jié)構(gòu)通常包含四跨膜蛋白（CD63、CD81和CD9）、跨膜受體（結(jié)合素β1和β2）、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、特異性蛋白、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和核酸（miRNA， mRNA， DNA）等。一旦進(jìn)入細(xì)胞外空間，外泌體就被相鄰細(xì)胞吸收或進(jìn)入血液循環(huán)到達(dá)遠(yuǎn)處靶點(diǎn)，釋放其內(nèi)的遺傳物質(zhì)、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)介質(zhì)等，調(diào)節(jié)受體細(xì)胞的活性[4]。這說明外泌體在細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮重要作用。因此，外泌體涉及廣泛的生物學(xué)過程，例如免疫調(diào)節(jié)、炎癥、癌癥進(jìn)展和轉(zhuǎn)移等。外泌體的一個(gè)重要特征是其特異性蛋白取決于來源的細(xì)胞或組織，并根據(jù)生理或病理?xiàng)l件而有所不同。如結(jié)腸上皮來源的外泌體含有特異性蛋白A33[12]；DC衍生外泌體分泌具有抗原遞呈功能的主要組織相容性復(fù)合物Ⅰ（MHC Ⅰ）和主要組織相容性復(fù)合物Ⅱ（MHC Ⅱ）類分子。正因?yàn)檫@種特征，不同細(xì)胞來源的外泌體具有不同的功能。如DC衍生外泌體可激活CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞并誘導(dǎo)特異性免疫反應(yīng)[14]；鼻腔灌洗液中外泌體可在體外誘導(dǎo)單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和NK細(xì)胞等免疫細(xì)胞的遷移。

二、外泌體在哮喘發(fā)病機(jī)制中的作用

哮喘的本質(zhì)是氣道的慢性炎癥，涉及此過程的多種炎癥細(xì)胞和肺結(jié)構(gòu)細(xì)胞均能釋放外泌體，引起其他哮喘相關(guān)細(xì)胞的激活或抑制，增強(qiáng)炎癥反應(yīng)。Ca？as等[8]發(fā)現(xiàn)哮喘患者中嗜酸粒細(xì)胞來源的外泌體數(shù)量增多，這些外泌體誘導(dǎo)炎性介質(zhì)產(chǎn)生，破壞氣道中的正常細(xì)胞和組織，并增強(qiáng)嗜酸粒細(xì)胞遷移和黏附。Torregrosa Paredes等[9]研究發(fā)現(xiàn)哮喘患者BALF中外泌體的表面表達(dá)支氣管上皮細(xì)胞黏蛋白1，提示這些外泌體來源于支氣管上皮細(xì)胞。它們不僅能誘導(dǎo)支氣管上皮細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子（CXCL）8和白三烯（LT）C4，還能增強(qiáng)未分化的肺巨噬細(xì)胞的增殖[3]。以上研究結(jié)果說明，炎癥細(xì)胞和肺結(jié)構(gòu)細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體參與調(diào)節(jié)哮喘的慢性炎癥反應(yīng)。

1．炎癥細(xì)胞來源的外泌體：

嗜酸粒細(xì)胞因產(chǎn)生、儲(chǔ)存和釋放一系列炎性介質(zhì)而在哮喘中具有重要作用，這些炎性介質(zhì)包括趨化因子、脂質(zhì)介質(zhì)和細(xì)胞毒性顆粒蛋白等[15]。Mazzeo等[16]發(fā)現(xiàn)與健康受試者相比，哮喘患者的嗜酸粒細(xì)胞釋放更多的外泌體。這些外泌體不僅誘導(dǎo)嗜酸粒細(xì)胞產(chǎn)生更多的趨化因子、活性氧（ROS）和一氧化氮（NO），還通過上調(diào)黏附分子如細(xì)胞間黏附分子1（ICAM-1）和整合素α2的表達(dá)，增強(qiáng)嗜酸粒細(xì)胞的遷移，而來自健康受試者的嗜酸粒細(xì)胞衍生外泌體不會(huì)影響嗜酸粒細(xì)胞功能[8]。這表明哮喘發(fā)作時(shí)嗜酸粒細(xì)胞衍生的外泌體除增加嗜酸粒細(xì)胞的促炎能力，產(chǎn)生更多的活性氧物質(zhì)外，還促進(jìn)嗜酸粒細(xì)胞向炎癥部位遷移。此外，Del Pozo等[17]將支氣管平滑肌細(xì)胞與哮喘患者嗜酸粒細(xì)胞衍生外泌體共培養(yǎng)或單獨(dú)培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)與外泌體共培養(yǎng)時(shí)，轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）、基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP-9）及血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的基因表達(dá)量上調(diào)，而上述因子在哮喘氣道重塑中發(fā)揮重要作用。這些結(jié)果說明嗜酸粒細(xì)胞衍生外泌體不僅參與調(diào)節(jié)哮喘氣道炎癥，還在哮喘氣道重塑中發(fā)揮作用。

T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞是哮喘的關(guān)鍵參與者。B淋巴細(xì)胞衍生的外泌體表達(dá)MHC Ⅱ類分子、共刺激分子（CD40、CD80和CD86）和跨膜受體[18]，提示其可以特異性地將抗原肽遞呈給T細(xì)胞并誘導(dǎo)T細(xì)胞應(yīng)答。Admyre等從樺樹花粉過敏患者的B細(xì)胞中分離外泌體，發(fā)現(xiàn)這些外泌體能結(jié)合樺樹花粉致敏原Betv1并誘導(dǎo)T細(xì)胞增殖，且這種增殖呈劑量依賴性。此外，其還能刺激T細(xì)胞產(chǎn)生Th2型免疫應(yīng)答，釋放高水平的IL-4、IL-5、IL-13以及低水平的干擾素γ（IFN-γ）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）。這說明B細(xì)胞來源的外泌體可作為T細(xì)胞的獨(dú)立"抗原提呈結(jié)構(gòu)"并誘導(dǎo)其免疫應(yīng)答，而不需要抗原提呈細(xì)胞（APC）參與。有研究結(jié)果顯示T淋巴細(xì)胞也可以釋放外泌體，但目前T細(xì)胞衍生外泌體的生物活性和免疫調(diào)節(jié)作用尚不清楚。更多的研究集中在其他類型細(xì)胞來源的外泌體對(duì)T細(xì)胞功能的影響，如B細(xì)胞衍生外泌體和BALF中外泌體可以通過不同途徑刺激CD4+T細(xì)胞的活化、增殖，誘導(dǎo)產(chǎn)生Th2型細(xì)胞因子。

肥大細(xì)胞是過敏反應(yīng)和Th2型免疫反應(yīng)中的關(guān)鍵效應(yīng)細(xì)胞。肥大細(xì)胞活化可誘導(dǎo)炎性介質(zhì)如組胺、前列腺素和LT的釋放并引發(fā)過敏反應(yīng)。肥大細(xì)胞衍生外泌體對(duì)其他類型免疫細(xì)胞具有下游效應(yīng)，Li等[21]發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞衍生外泌體能誘導(dǎo)DC獲得MHC Ⅱ類分子及共刺激分子，促進(jìn)DC成熟并具備向T細(xì)胞抗原遞呈的能力，同時(shí)其還可調(diào)節(jié)B細(xì)胞和T細(xì)胞的活化并產(chǎn)生細(xì)胞因子。Xia等研究發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞來源的外泌體能誘導(dǎo)人呼吸道平滑肌細(xì)胞（ASMCs）釋放IL-6和IL-8等細(xì)胞因子，加劇氣道炎癥，使哮喘癥狀持續(xù)存在。這些結(jié)果說明肥大細(xì)胞衍生外泌體通過影響其他免疫細(xì)胞的功能，參與調(diào)節(jié)哮喘氣道炎癥。

嗜堿性粒細(xì)胞是來源于粒系-單核系祖細(xì)胞的顆粒狀白細(xì)胞，通過影響其他免疫效應(yīng)細(xì)胞來調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。血液循環(huán)中一般數(shù)量很少，但在感染和（或）炎癥情況下，其數(shù)量增多并募集到感染部位。目前沒有研究結(jié)果顯示嗜堿性粒細(xì)胞能產(chǎn)生外泌體，但有學(xué)者提出嗜堿性粒細(xì)胞能釋放類似外泌體的顆粒，這可能與細(xì)胞的胞吐作用有關(guān)。

樹突細(xì)胞是免疫系統(tǒng)中的特殊效應(yīng)細(xì)胞，它們處理抗原并遞呈給T細(xì)胞，同時(shí)具有吞噬死亡細(xì)胞和病原體的能力，從而介導(dǎo)先天免疫。樹突細(xì)胞衍生的外泌體跟DC一樣含有MHC Ⅰ類和MHC Ⅱ類分子，能刺激T細(xì)胞應(yīng)答，或被其他APC捕獲以誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。Vallhov等研究發(fā)現(xiàn)從對(duì)貓過敏的受試者獲得的DC衍生外泌體可誘導(dǎo)貓過敏供體者外周血單核細(xì)胞中的IL-4反應(yīng)，而在健康供體者中未觀察到相關(guān)反應(yīng)。這說明DC衍生外泌體除具有抗原遞呈能力外，還可攜帶過敏原并導(dǎo)致過敏性炎癥，提示攜帶過敏原的外泌體可能是過敏性免疫應(yīng)答中的重要免疫刺激因子，也是免疫治療中的重要靶標(biāo)。此外，DC衍生外泌體在體外具有功能酶活性并在炎癥中發(fā)揮潛在作用。Esser等[7]發(fā)現(xiàn)DC衍生外泌體的酶促能力可將LTsA4轉(zhuǎn)化為LTB4和LTC4，并通過花生四烯酸代謝物如5-酮二十碳四烯酸、LTB4等誘導(dǎo)粒細(xì)胞向炎癥部位遷移和募集，而這些炎性介質(zhì)在哮喘的發(fā)生、發(fā)展中起關(guān)鍵作用。

2．肺結(jié)構(gòu)細(xì)胞來源的外泌體：

哮喘的病理生理改變以氣道炎癥、支氣管收縮、黏液高分泌和氣道重塑等為特征，其中涉及的關(guān)鍵肺結(jié)構(gòu)細(xì)胞有ASMC、杯狀細(xì)胞和上皮細(xì)胞。目前沒有研究結(jié)果顯示ASMC和杯狀細(xì)胞能分泌外泌體，但有研究報(bào)道其他類型細(xì)胞來源的外泌體可對(duì)氣道平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生影響。Xia等研究發(fā)現(xiàn)肥大細(xì)胞衍生外泌體可通過ICAM-1黏附于ASMC，誘導(dǎo)ASMC釋放細(xì)胞因子和趨化因子，從而導(dǎo)致肥大細(xì)胞募集，哮喘癥狀持續(xù)存在，而肥大細(xì)胞衍生外泌體的減少能減輕這種刺激反應(yīng)。Vargas等用脂多糖刺激從馬血液中分離的中性粒細(xì)胞，提取出外泌體并與馬ASMC共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)這些外泌體能調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡并誘導(dǎo)ASMC增殖，促進(jìn)氣道重塑。氣道上皮細(xì)胞來源的外泌體攜帶黏蛋白和唾液酸等分子，其不僅與先天防御有關(guān)，還可調(diào)節(jié)氣道炎癥。Kulshreshtha等發(fā)現(xiàn)哮喘小鼠模型中，支氣管上皮細(xì)胞衍生外泌體的數(shù)量及外泌體相關(guān)蛋白含量更高，同時(shí)IL-13增強(qiáng)支氣管上皮細(xì)胞衍生外泌體的分泌，這些外泌體能誘導(dǎo)未分化巨噬細(xì)胞的增殖和趨化。而外泌體抑制劑GW4869可減少單核細(xì)胞的增殖并減輕氣道高反應(yīng)性、黏液分泌及氣道炎癥。這說明氣道上皮細(xì)胞衍生外泌體攜帶一系列與炎癥調(diào)節(jié)有關(guān)的分子，通過誘導(dǎo)單核細(xì)胞增殖并促進(jìn)細(xì)胞因子產(chǎn)生來增強(qiáng)氣道炎癥。

三、外泌體在哮喘診治中的應(yīng)用前景

近年的研究結(jié)果顯示，外泌體可作為一種新型的疾病診斷標(biāo)志物和理想的藥物載體，主要因?yàn)椋海?）不同細(xì)胞來源的外泌體具有不同的特異性蛋白和核酸，能間接反映來源細(xì)胞的生理狀態(tài)和微環(huán)境；（2）外泌體具有脂質(zhì)雙層膜結(jié)構(gòu)，能保護(hù)其內(nèi)容物不被酶降解，穩(wěn)定存在于胞外環(huán)境，且能靶向特定細(xì)胞或組織；（3）外泌體廣泛存在于多種體液中，易于收集檢測。在疾病診斷方面，Mazzeo等發(fā)現(xiàn)哮喘患者嗜酸粒細(xì)胞衍生外泌體數(shù)量高于正常對(duì)照組，且在INF-γ刺激后，外泌體相關(guān)蛋白表達(dá)量升高，提示嗜酸粒細(xì)胞來源外泌體中相關(guān)蛋白可能是哮喘診斷的生物標(biāo)志物。此外，Lev？nen等]研究發(fā)現(xiàn)與健康人群相比，哮喘患者BALF中外泌體含有24種差異表達(dá)的miRNA，其中包括Let-7，而Let-7在哮喘中起負(fù)性調(diào)節(jié)作用，這說明外泌體中miRNA亦可能是哮喘的診斷標(biāo)志物。在治療方面，研究結(jié)果顯示間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）來源的外泌體不僅具有抗細(xì)胞凋亡和抗炎特性，還具有加速傷口愈合和肺組織再生的能力[24]，這說明它們可能減輕氣道慢性炎癥和氣道重塑。在ARDS的動(dòng)物模型中，MSC衍生外泌體通過誘導(dǎo)損傷肺泡中表達(dá)角質(zhì)化細(xì)胞生長因子來減少肺部炎癥，從而改善肺蛋白的滲透性[25]。此外，外泌體抑制劑GW4869可以減少BALF中Th2型細(xì)胞因子的表達(dá)及嗜酸粒細(xì)胞數(shù)量，從而減輕哮喘的氣道炎癥反應(yīng)。這些結(jié)果表明外泌體治療哮喘的可行性，其可能成為哮喘傳統(tǒng)治療的替代方案，特別是重度哮喘，但仍需要進(jìn)一步的研究明確外泌體治療在不同表型及嚴(yán)重程度哮喘中的作用和安全性。

綜上所述，外泌體已成為生物醫(yī)學(xué)研究的重要領(lǐng)域，其在哮喘的慢性氣道炎癥中發(fā)揮促炎作用，并通過細(xì)胞旁分泌等途徑參與介導(dǎo)細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞分化及炎癥因子釋放等發(fā)病過程。但目前關(guān)于外泌體在哮喘炎癥中信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)的機(jī)制研究較少。此外，由于外泌體含有特異性蛋白，在循環(huán)中穩(wěn)定性高及靶向性強(qiáng)，其在疾病診斷及治療方面具有巨大優(yōu)勢，但目前外泌體的研究尚處于起步階段，關(guān)于外泌體診斷疾病的敏感度、特異度以及治療的安全性等，還需要進(jìn)一步的研究。(生物谷世聯(lián)博研Bioexcellence）

小編推薦會(huì)議  2020（第五屆）外泌體與疾病研討會(huì)

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