世界上有成千上万种不同的疾病,不过所有的疾病都可以归因于身体细胞功能出现了故障。 健康并不是一种偶然,而是一种选择 ,我们每个人都可以选择健康!
糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢性疾病,是现代社会典型的“富贵病”之一。 Ⅱ型糖尿病(T2DM) 的病理相对I型糖尿病更为复杂,主要是胰岛β细胞功能障碍和不同程度的胰岛素抵抗,导致无法维持血糖稳态。典型病例可出现多尿、多饮、多食、消瘦等表现,即 “三多一少"症状 ,导致各种组织,特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害和功能障碍,最终可能发展为慢性并发症。
1、 II型糖尿病与胰岛素抵抗
现代社会物质极大丰富,各种美食不停刺激我们的味蕾,很少有小伙伴能抵挡美食的诱惑。然而随之而来的是 肥胖症 的发病率迅速升高,据统计,中国已成为肥胖人口最多的国家。而 肥胖则是Ⅱ型糖尿病的重要危险因素 。体内过多脂肪导致的游离脂肪酸会引起胰岛素抵抗,使脂肪细胞、肌肉细胞和肝细胞对胰岛素的敏感性降低,并导致胰岛素信号传导失调和葡萄糖、脂肪和蛋白质的代谢紊乱 ; 随之而来的高血糖症又促使胰腺不得不分泌更多胰岛素,导致高胰岛素血症。这些因素叠加起来,最终可能导致Ⅱ型糖尿病的发生。
2、 NK细胞与胰岛素抵抗的关系
胰岛 素抵 抗 是由肥胖所引发的严重的并发症,最终会导致Ⅱ型糖尿病。肥胖引起胰岛素抵抗的一个重要原因是起源于内脏脂肪组织(visceraladiposetissue,VAT)的慢性系统性炎症。VAT炎症与促进炎症巨噬细胞在脂肪组织的积累相关,但是诱发巨噬细胞积累的免疫信号仍然未知。
来自克罗地亚里耶卡大学的研究团队发现脂肪组织内的不同表型的自然杀伤细胞(naturalkiller,NK)在肥胖应激及胰岛素抵抗过程中发挥着重要作用。研究人员对两组实验小鼠分别给与普通饮食和高脂肪饮食,发现高脂肪的饮食组的脂肪组织里有NK和干扰素γ(Interferon-γ,IFN-γ)的产生,这表明 NK在肥 胖引发的 脂肪应激和VAT炎症之间存在着关键的联系 。
研究结果表明:肥胖引起脂肪细胞中NK细胞激活受体1(NKcell-activatingreceptor1,NCR1)的配体上调;这刺激NK细胞增殖,刺激IFN-γ产生,进而引起促炎巨噬细胞的分化,产生胰岛素抵抗。NK细胞缺失,NCR1或者IFN-γ能阻止促炎巨噬细胞在VAT的积累,这会大大改善胰岛素敏感。
因此NK细胞是在响应肥胖引起的脂肪应激过程中巨噬细胞分化和胰岛素抵抗的 关键调控子 。此项研究提供了重要的理论依据,证明脂肪组织中的NK细胞及巨噬细胞,可作为治疗代谢综合症病人,及 降低Ⅱ型糖尿病进展风险的新靶点 。
3、 NK细胞外泌体:潜在新策略
自然杀伤(NK)细胞 被认为通过调节全身炎症与Ⅱ型糖尿病相关。然而,NK细胞调节胰岛素敏感性的机制仍然未知。
2021年11月30日,中国药科大学徐寒梅团队在SignalTransductionandTargetedTherapy(IF=18.19)在线发表题为“Naturalkillercell-derivedexosomalmiR-1249-3pattenuatesinsulinresistanceandinflammationinmousemodelsoftype2diabetes”的研究论文,该研究发现来自 瘦小鼠的NK衍生外泌体减轻了肥胖诱导的Ⅱ型糖尿病小鼠的胰岛素抵抗和炎症。此外,瘦NK衍生的外泌体可增强胰岛素敏感性并缓解脂肪细胞和肝细胞的炎症 。MiR-1249-3p在瘦NK衍生的外泌体中显著上调,可以通过外泌体从NK细胞转移到脂肪细胞和肝细胞。 NK衍生的外泌体miR-1249-3p显著诱导细胞胰岛素敏感性并缓解炎症 。
从机制上讲,外泌体miR-1249-3p直接靶向SKOR1以调节三元复合物SMAD6/MYD88/SMURF1的形成,其通过抑制TLR4/NF-κB信号通路介导葡萄糖稳态。该研究揭示了NK衍生的外泌体miR-1249-3p在缓解胰岛素抵抗中的新作用,并为Ⅱ型糖尿病提供了一系列潜在的治疗靶点。
Ⅱ型糖尿病是代谢性糖尿病的最常见形式,特征是 高血糖(也称为高血糖症)和胰岛素抵抗 。遵循高脂肪饮食的个体特别容易患肥胖症,这显然是人类胰岛素抵抗的最常见原因。胰岛素抵抗的症状包括脂肪细胞、肌肉细胞和肝细胞对胰岛素的敏感性降低,以及失调的胰岛素信号和葡萄糖、脂肪和蛋白质的代谢紊乱,最终导致Ⅱ型糖尿病的平行上升。Ⅱ型糖尿病患者总是伴随着亚临床全身性低度炎症反应和脂肪组织、肝脏、胰岛、下丘脑、心脏组织和其他组织的功能障碍,最终发展为慢性并发症。
先前的研究表明, 免疫系统调节全身的代谢器官 。各种免疫细胞,如T细胞、B细胞、巨噬细胞和NK细胞,在Ⅱ型糖尿病中起着至关重要的作用。肥胖诱导炎症,其特征是巨噬细胞浸润增加,并与巨噬细胞群从抗炎M2巨噬细胞转变为促炎M1巨噬细胞相关,在很大程度上导致肥胖引起的胰岛素抵抗。 NK细胞和巨噬细胞可以合作调节炎症 。此外,脂肪细胞上调肥胖中NK细胞激活受体(NCR1)的配体,这会触发NK细胞的增殖。事实上,NK细胞在肥胖诱导的炎症和胰岛素抵抗中起着关键作用。然而,NK细胞在肥胖引起的炎症中的作用和机制尚不清楚。
外泌体是直径约30-150nm的囊泡状体 ,是细胞内体膜向内出芽形成的多囊泡,与细胞膜融合后释放到细胞外环境中。外泌体由各种类型的细胞产生,并通过运输信息货物作为细胞间通讯的介质,例如蛋白质、脂质和RNA(miRNA、mRNA、lncRNA和circRNA),在外泌体中稳定并转移。此外,外泌体可以由胰岛β细胞、干细胞和胰岛素敏感组织分泌,然后转移到代谢器官、免疫细胞和内皮细胞以维持葡萄糖稳态或通过免疫反应、氧化应激和血管生成加重胰岛素抵抗。然而,脾脏NK细胞衍生的外泌体在Ⅱ型糖尿病的发生和发展中的参与尚不清楚。
NK细胞通过控制炎症因子的释放在小鼠体内发挥抗抑郁样作用。 NK细胞衍生的外泌体miR-207减少促炎细胞因子(IL-1β、IL-6和TNF-α)的释放并减轻小鼠的抑郁样症状 。在这项研究中,揭示了 NK衍生的外泌体在缓解胰岛素抵抗中的新作用,并为Ⅱ型糖尿病提供了潜在的治疗靶点 。
如果有人问你:什么时候你才会开始意识到自己正在老去?或许你会说看到自己脸上有出现皱纹时候才会意识到。其实现在很多00后都开始自嘲自己是“老阿姨”了,在前段时间的“95后的初老症状”也同样引起了很大的一番热议。在2020年的时候新氧联合第一财经就发布过一篇《新青年抗衰老调查报告》,报告中指出:20岁以前有衰老焦虑的人是不到7%,但进入20岁到0岁这一年龄段就暴增至59.2%。
外泌体
不知道你有没有这样的经历,就是涂了非常多的粉底液却总是盖不住脸上的疲惫感?抹了再多的遮瑕也挡不住乌青的眼圈?而且用再多的高光和提亮等也藏不住深深的泪沟?其实小编说句心里话,现在的各种化妆产品往往只能起到锦上添花效果,就算你可以把脸上的小痘印、小雀斑遮挡住,但是皱纹和松弛的皮肤状态却是很难遮挡得住的,今天小编就给女神们推荐一个抗衰神器-外泌体。
首先外泌体是什么?
外泌体无疑是眼下生物科学领域最炙手可热的研究对象,它仅仅在几十年时间里就就在“囊泡运输”研究领域拿下了4次的诺贝尔生理学或医学奖,可以说得上是名副其实的“诺奖实力派”,在2013年的时候诺贝尔就授予美国科学家詹姆斯·罗思曼、兰迪·谢克曼和德国科学家托马斯·祖德霍夫生理医学奖,以此来表彰他们发现细胞的囊泡运输调控机制。
外泌体
其实外泌体就好像是一位快递员,它主要是负责细胞之间的物质运输和信息传递,它从细胞阶段抗衰,传递运输营养或某种活性物质,发送抑制信号让炎症因子“闭麦”;其中发送促进信号可以加快细胞再生和胶原合成等让皮肤健康焕新。严格意义上来讲外秘体就是细胞的囊泡,它可以分泌出很多种细胞因子和大量的胶原因子,通常它的直径会在30-100纳米,简单来讲就是头发的千分之一,它可以自由的进入细胞的间隙(从表皮到真皮),外泌体作为细胞美容的升级版,它不仅克服了细胞的局限性,而且又可以设定明显的靶向性,为皮肤组织修复与改善开辟了新角度。
外泌体对我们皮肤有什么用?
我们都知道所有的皮肤问题最终都会归结到细胞上,就拿皮肤的细胞来说:如果一个人的皮肤细胞出现了问题,那么会很容易出现这几种情况,首先是炎症问题会使细胞间的通讯中断,接着导致皮肤的自我调节功能没有办法进行正常工作;还有就是细胞受损使得细胞的新陈代谢出现问题,如果细胞生命周期变短了,那么细胞分裂更新速度变得非常缓慢,最后随着人的年龄增长胞也会慢慢的“集体衰老”,而衰老细胞会逐渐的累积起来,进而出现肌肤暗黄干燥、长皱纹等问题。
外泌体对我们皮肤有什么用?
能够直接调控细胞的外泌体就无疑是像拿到了影响细胞的关键钥匙,它会像一个小精灵一样利用细胞记忆去智能调控肌肤修复方向,并且激活自体细胞再生力和加强新陈代谢能力。
为什么抗衰需要外泌体
我们来举个例子:像一些皮肤比较薄的人是很容易出现干燥、敏感等问题,这主要是因为皮肤层次太薄、细胞缺失、胶原蛋白层缺失等问题导致的,而整个皮肤衰老的原因一般都会归于基因变异、细胞衰老、细胞损伤增加和端粒异常等因素。
为什么抗衰需要外泌体
而外泌体是有多种的细胞因子组成的细胞结构,它主要是修复细胞层面的再生,接着由新生的细胞重组你衰老的细胞,最后激活细胞能量。话句话说就是我们皮肤出现问题,在很多时候是根源性皮肤细胞因子排序错乱或缺失、衰老即萎缩等所导致的,那么它就需要完整的细胞因子帮助修复你受损等的细胞,而光泽、水嫩、代谢加速实际上都是因为新生细胞重焕活了新生肌肤,最后让皮肤就会走向年轻化趋势。
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外泌体的概念
上世纪80年代,外泌体首次被科学家发现,并且在很长时间内被认为是细胞的代谢产物。由于当时分析和研究的手段受限,外泌体的功能并不明晰。直到21世纪,科学家们才通过各种新技术,分离和提取出外泌体,并发现 外泌体在细胞之间充当重要的沟通介质,进而影响细胞而至组织的生理活动。
细胞可以通过分泌细胞外囊泡与临近细胞或者远端细胞进行通信,而外泌体正是其中一类尺寸小于200纳米的细胞外囊泡。外泌体是在多泡核内体或多泡体中产生的,并在这些囊泡与质膜融合时分泌。外泌体由与细胞类似的磷脂双分子层组成,该双分子层含有跨膜蛋白和胞质蛋白和RNA;外泌体的内部包含一系列蛋白质 (胞质、骨架和生长因子) 和传递特定功能线索的miRNAs。因此,外泌体可以通过其表面的磷脂双分子层上蛋白靶向到受体细胞。外泌体一旦附着在靶细胞上,可通过受体-配体相互作用诱导信号转导,或通过内吞和/或吞噬作用内化,甚至与靶细胞的细胞膜融合,将其内容物传递到靶细胞的胞质中,从而改变受体细胞的生理状态。外泌体具有良好的生物相容性,不易在机体内引发免疫排斥反应。
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所有的细胞都可以分泌外泌体,机体的体液内和间质中均含有大量的外泌体。由于生物体内所含有的细胞或者蛋白非常丰富,因此从体内提取外泌体是非常困难的,而且外泌体来源的细胞也无法确定。
现如今有两类广泛使用的用于提纯外泌体的方法:超速离心法和Thermo Fisher等公司生产的提纯试剂盒。
超速离心法,主要是通过将实验室培养干细胞所得到的培养基通过滤膜滤掉尺寸较大的细胞碎片及细胞外囊泡后,通过超速离心机在100,000g的离心力的作用下富集得到外泌体。
提纯试剂盒,主要是通过试剂包被外泌体,使其尺寸和重量增大,从而在10,000g的离心力即可得到外泌体。试剂盒的使用有导致外泌体污染的风险,在科研领域超速离心法更为常见。
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外泌体的生物学特性
由于外泌体在再生医美领域显示出极大前景,这也迎来产业化合作的新浪潮,眼下外泌体似乎已经成为下一个生物医药的黄金赛道。科学家们普遍认为, 外泌体具有其独特的生物学特征,可以反映来源细胞的表型 。
图 5 外泌体促进皮肤修复
不同细胞分泌不同的外泌体,因此外泌体的应用是多种多样的。一方面, 外泌体被认为是多种癌症的疾病诊断生物标志物。 外泌体独特的miRNA谱图和疾病载体作用,使得其频繁出现在卵巢癌、胶质母细胞瘤、黑色素瘤、前列腺癌和结肠癌。另一方面, 外泌体也可以作为细胞信号传导的有效媒介而广泛用于医学再生领域。 例如,它们能够将RNA和蛋白质的信息从来源细胞转移到周围环境中的其他细胞。实验证明,来自小鼠胚胎干细胞的外泌体在体外促进了小鼠造血干细胞的存活和扩展,同时也上调了受体细胞中与多能性相关的转录因子。干细胞来源的外泌体与生物材料相结合,促进骨组织以及关节软骨的修复和再生。
在皮肤组织再生中,外泌体的应用尤其广泛。 如脂肪源外泌体能通过减少IFN-α的分泌而发挥免疫抑制作用,从而抑制T细胞的激活。此外,外泌体含有免疫调节蛋白如TNF-α、巨噬细胞集落刺激因子 (MCSF) ,从而通过良好的炎症调节保证了伤口愈合。而在皮肤愈合过程中,外泌体则能通过优化成纤维细胞特性加速皮肤伤口愈合。在一项研究中发现,外泌体上调199个miRNA,下调93个miRNA,促进真皮成纤维细胞增殖和分化,加速皮肤再生。
图 6 外泌体促进皮肤细胞增殖
总而言之,干细胞来源的外泌体作用广泛。 在皮肤再生中,外泌体可以通过调控炎症、促进皮肤修复等多方面提供作用;在疾病发展中,外泌体也参与多种病理通路。 在未来,无论是组织再生、皮肤修复、还是疾病研究,外泌体都将在其中扮演重要角色。
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外泌体的缺陷
外泌体具有诸多优点,在医用再生中具有难以忽视的价值。然而,外泌体的应用却还有所局限。
最适用于提纯外泌体的超速离心法,在提纯得到外泌体的过程中会导致大量的外泌体损失,至少80%的外泌体会因为收集的损失或者在超离过程中其独特的磷脂双分子层的膜破碎而无法维持其正常形态。
此外,外泌体在提纯后其保存比较困难,需要保存的试剂具有与体液类似的渗透压从而维持其磷脂双分子层的膜结构,否则其内含的具有生物功能的蛋白质和miRNAs也容易失去活性。另外,外泌体起到信号传导作用,但本身并不会提供结构支持。因此,在修复领域,外泌体难以单独使用。
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细胞外基质:外泌体的最佳搭档
所有细胞均可分泌外泌体,外泌体充当着细胞之间信息交流的介质,因此外泌体生理功能的实现是通过一个细胞“出”而“进”入到另一个细胞内。在组织内部,必然要穿越细胞外基质。
因此,外泌体更适合作为细胞外基质的一部分来发挥价值,而细胞外基质的独特生理结构和生理稳态一来可以帮助维持外泌体的活性、二来也能与外泌体协同作用,实现更好的修复和再生效果。
细胞外基质是外泌体最理想的载体
在医用再生领域,科学家们研究各种各样的生物材料,并与外泌体进行复合促进组织的修复和新生。细胞外基质无疑是最安全的并且可以与外泌体协同发挥作用的生物材料。细胞外基质本身即源于人体,具有多元的组成 (胶原蛋白、弹性蛋白、层黏连蛋白等等) 。
一方面, 细胞外基质能够起到结构支持作用,作为承载材料提供组织再生的根基 ;另一方面, 细胞外基质中复杂的结构和靶点可以维持外泌体的活性,从而高效发挥外泌体的性能 。外泌体可以通过进入细胞内发挥其优异的生物学功能, 而细胞外基质作为载体即可以为细胞的黏附和迁移提供平台。如果没有细胞外基质所提供的平台,那么外泌体会很快随着体内的生理循环和代谢而流失,从而失去了其作用效果。众所周知,外泌体价格昂贵。 当外泌体由细胞外基质承载、由细胞外基质保护时,才会更好地提高其生物利用度 ,取得更好的修复效果。
细胞外基质提供适应的修复微环境
组织修复和再生,与细胞微环境息息相关。简单来说,微环境由两个基本组成部分组成,一个是细胞外基质 (ECM) ,而另一个是细胞分泌的外泌体、生长因子等功能性物质。二者缺一不可,彼此相辅相成、紧密结合。因此,光有外泌体,没有细胞外基质是远远不行的。
其实,除去细胞外基质 对外泌体的负载和保护作用,其本身也具备出众的再生和修复能力 。除了提供细胞存在的平台,细胞外基质的多元组成既可以为细胞的生理活动提供养分,并驻留在原位,成为机体自身的细胞外基质的一部分;又能够通过其本身的生物学特性来协同外泌体,实现更好的修复和再生效果。在经典的修复再生过程中,细胞外基质可以调节干细胞的表型和表达,而外泌体则含有控制干细胞分化的表型特异性指导因子 (miRNA,RNA和蛋白质)。
简而言之, 细胞外基质可以从拓扑结构、生物力学、功能靶点等多个维度与外泌体、生物因子共同作用,从而形成适于组织修复的胞外微环境。
首先,细胞外基质所含有的多种蛋白、多糖成分构建出其独特的三维结构和表面拓扑学特征。除支撑组织的生理形态外,还能够调控募集细胞的黏附、增殖和分化行为。近年来,人们更是发现细胞外基质构建的拓扑学结构与免疫细胞的免疫应答等行为息息相关,进而调控组织再生。
再者, 细胞外基质本身具有其独特的生物力学性质 。不同弹性模量、不同硬度的基质,能够引发细胞的不同表现行为和分化方向,也会引起细胞分泌和募集因子的不同。
细胞外基质极为多元的组成能提供不同的生物学效果,从而建立修复微环境 。举例来说,细胞外基质中的纤连蛋白因可与细胞表面的整合素蛋白的α5β1结合,充当修复过程中细胞与细胞外基质交流沟通的重要参与者,并且调控细胞的黏附、增殖、形态和分化等行为;蛋白聚糖通过参与调节细胞外基质的组装和维持,并通过与生长因子的相互作用参与细胞增殖等细胞行为,在组织的生理和生物力学功能中发挥重要作用。正是由于细胞外基质打下的坚实基础,才能让外泌体、细胞因子等活性成分进一步“锦上添花”。
另外,近几年研究中还发现,细胞外基质的结构能结合和锚定多种生长因子(如VEGF,HGF等)、多肽短链。一方面, 通过构型调整来更好地发挥其生物活性 ;另一方面,则能 形成生长因子梯度,从而介导修复和再生过程的进行 。可以想象,这是唯有细胞外基质才能实现的高度复杂而有序的生物过程。相比之下,仅仅使用外泌体完全无法实现上述空间上的介导过程。这也解释了为何直接使用外泌体或生长因子时,往往修复和再生效果并不如人所愿。
关于细胞外基质和外泌体之间的作用,目前依然还在不断研究中。然而,我们已经可以知道的是: 细胞外基质是组织再生的舞台,而外泌体则是舞台上的演员 。 演员可以让舞台更加 熠熠生辉 , 但舞台却是整个根基所在 。 二者有机结合,则能带来最好的演出效果。
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细胞外基质/外泌体组合的应用
目前,细胞外基质/外泌体这一组合有了不少应用实例,其作用效果极为明显。
国外的研究中, 以细胞外基质中的胶原为支架组成并负载外泌体。 这一体系增加了外泌体在体内的保留时间、延长了释放过程,同时也在心脏组织的修复中取得了更好的效果。无独有偶,在另一项研究中,科学家则利用了仿细胞外基质的丝蛋白/壳聚糖复合体系,并通过慢性糖尿病患者皮肤创面愈合模型来考察了作用效果。可以发现, 这一仿细胞外基质和外泌体体系具有协同作用,能加速皮肤创面再生。
而国内的部分研究则更进一步,将“全成分”的细胞外基质、玻尿酸、外泌体结合,并考察了其在人体上的作用效果。从临床实验中可以发现,该体系能够显著淡化眼纹,令眼部更显年轻态。随着年龄的增加, 部肌肤胶原蛋 流失增加,弹性纤维 化断裂,基底层上真皮与表皮连接不再那么紧密。于是乎,就产生了各类细纹。而通过细胞外基质、玻尿酸、外泌体这一复合体系,一方面外源性途径引入了胶原、糖胺聚糖等重要基质成分,撑起来了眼周结构;另一方面通过其本身的生物学效应,内源性途径增加细胞外基质分泌。通过双管齐下的方式,迅速起效。
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文末小结
随着技术的进步,外泌体已经越来越被人们熟知,其应用也愈加广泛。外泌体是具有纳米尺寸的细胞囊泡,具有高生物活性,能参与细胞之间的交流,调控炎症水平、促进组织再生。然而,外泌体提取较为困难,本身也不具备结构性的功能,因此单独使用有所局限。
作为细胞外基质中的一部分,当外泌体回到细胞外基质中时,能够发挥出更为强大的作用,更起到“锦上添花”的效果。细胞外基质一方面是外泌体最理想的载体,帮助维持外泌体的活性;另一方面细胞外基质能够构建出最适宜再生的细胞外微环境,从而让外泌体能更加有的放矢。
目前,国内外相关的研究正如火如荼地进行中。相信,不久的将来,细胞外基质/外泌体这样的明星组合会越来越多地出现在我们面前。
参考文献
谁持彩练当空舞 :干细胞基础与临床研究进展
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- 科普 情怀 责任 -
外泌体于1983年首次被发现,是由于细胞膜内吞形成内体,内体限制膜发生多处凹陷,向内出芽形成微囊泡,从而形成的具有动态亚细胞结构的多囊泡体。大多数类型的细胞均可分泌外泌体。构成外泌体的主要成分为蛋白质、核酸和脂质。外泌体有多种分泌途径,对细胞间通信、疾病的传播及组织修复具有重要的调节作用。外泌体与受体细胞的结合方式多种多样,外泌体可以将膜蛋白或其内容物转移至受体细胞,也可以直接与受体细胞膜融合;此外,外泌体上的跨膜蛋白还可以直接作用于受体细胞膜表面的信号分子。外泌体广泛存在于生物体的免疫应答反应中,外泌体可以通过介导促炎症反应来促进免疫反应,肿瘤细胞分泌的外泌体还可以抑制免疫反应。肿瘤细胞分泌的外泌体可以促进癌症的侵袭和转移,加快癌症部位的血管生成,有助于肿瘤微环境中的上皮间充质转化,并且增强肿瘤的耐药性。外泌体通过与受体细胞特异性结合的方式,传递各种生物学信息,发挥重要的生物学作用。
外泌体之前是指包含了复杂RNA和蛋白质的小膜泡,现今,其特指直径在40-100nm的盘状囊泡。多种细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体。当外泌体在1980年首次发现后,曾被认为是细胞排泄废物的一种方式,如今发现外泌体具有多种多样的功能。
外泌体组成成分:外泌体成分是高度异质性的,能反映出产生它们的细胞表型状态,所以外分泌体发展成为了液体活检的重要分支。肿瘤病人外泌体异质性会升高。
外分泌体成分:由脂质双层组成,包含细胞的所有已知的分子成分,包括蛋白质、RNA和DNA。
外泌体功能:准确的说,外泌体功能未知。
外泌体可携带蛋白质药物及核酸等,治疗潜力巨大:
1、心血管疾病:使用外泌体携带修复分子损伤的心肌,可进行特异性修复。
2、神经退行性病变:使用神经或大脑特异性的靶分子,将携带药物的外泌体,送至神经系统,治疗大脑区域的疾病或者肿瘤;
3、皮肤损伤:将有助于伤口愈合的分子,通过外泌带到伤口局部,进行治疗。外泌体还可以携带抗炎分子到达炎症局部,进行抗炎治疗等。
外泌体是指包含了复杂 RNA 和蛋白质的小膜泡 (30-150nm),现今,其特指直径在40-100nm的盘状囊泡。1983年,外泌体首次于绵羊网织红细胞中被发现, 1987年Johnstone将其命名为“exosome”。多种细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体。其主要来源于细胞内溶酶体微粒内陷形成的多囊泡体,经多囊泡体外膜与细胞膜融合后释放到胞外基质中 。
所有培养的细胞类型均可分泌外泌体,且外泌体天然存在于体液中,包括血液、唾液、尿液、脑脊液和乳汁中。 有关他们分泌和摄取及其组成、“运载物”和相应功能的精确分子机制刚刚开始研究。 外泌体被视为特异性分泌的膜泡,参与细胞间通讯,对外泌体的研究兴趣日益增长,无论是研究其功能还是了解如何将其用于微创诊断的开发。
1983年,外泌体首次于绵羊网织红细胞中被发现, 1987年Johnstone将其命名为“exosome”。现今,其特指直径在40-100nm的盘状囊泡。多种细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体。其主要来源于细胞内内溶酶体微粒内陷形成的多囊泡体,经多囊泡体外膜与细胞膜融合后释放到胞外基质中 。
外泌体富含胆固醇和鞘磷脂。2007年, Valadi等发现鼠的肥大细胞分泌 的 exosome可以被人的肥大细胞捕获,并且其携带的mRNA成分可以进入细胞浆中可以被翻译成蛋白质,不仅仅是mRNA,exosomes所转移的microRNA同样具有生物活性,在进入靶细胞后可以靶向调节细胞中mRNA的水平。这一发现使得研究人员对exosome的研究热情激增,截止已经通过286项研究发现了41860种蛋白质、2838种microRNA、3408种mRNA。
一类外泌体中常见的细胞质蛋白是Rabs蛋白,是鸟苷酸三磷酸酶(GTPases,)家族的一种。它可以调节外泌体膜与受体细胞的融合,有文献报道称RAB4, RAB5和 RAB11主要出现于早期以及回收的核内体中,RAB7 和 RAB9主要出现于晚期的核内体。现有大量的研究发现外泌体中含有40种RAB蛋白。除了RAB蛋白,外泌体中富含具有外泌体膜交换以及融合作用的膜联蛋白(包括膜联蛋白1、2、4、5、6、7、11等)。外泌体膜上富含参与外泌体运输的四跨膜蛋白家族(CD63, CD81 和CD9))、热休克蛋白家族((HSP60, HSP70, HSPA5, CCT2 和HSP90以及一些细胞特异性的蛋白包括A33(结肠上皮细胞来源)、MHC-Ⅱ(抗原提呈细胞来源)、CD86(抗原提呈细胞来源)以及乳凝集素(不成熟的树突状细胞)。其它一些外泌体中的蛋白包括多种的代谢类的酶(GAPDH, 烯醇化酶 1, 醛缩酶 1, PKM2, PGK1, PDIA3, GSTP1,DPP4, AHCY, TPL1, 抗氧化蛋白, P4HB, LDH, 亲环素 A,FASN, MDH1 和CNP)、核糖体蛋白(RPS3)、信号转导因子(黑色素瘤分化相关因子, ARF1, CDC42, 人类红细胞膜整合蛋白, SLC9A3R1)、粘附因子(MFGE8、整合素)、细胞骨架蛋白以及泛素等。
关键词:外泌体的靶向性能测定及其应用