外泌體在感染性疾病免疫調(diào)控中的作用

謝嘉豪 陳佳玲 黃 崢 鄒銳濤 蔡桂月 陳嶸祎 王柳苑

1 廣東醫(yī)科大學(xué)&廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，湛江，524000；2南方醫(yī)科大學(xué)皮膚病醫(yī)院，廣州，510095

外泌體(exosome)是存在于細(xì)胞外的一種多囊泡體,它的形成有依賴于質(zhì)膜的兩次內(nèi)陷以及含有腔內(nèi)囊泡的細(xì)胞內(nèi)多泡體(MVBs)的形成，MVBs與細(xì)胞膜融合后，以胞吐的方式將ILVS最終分泌為直徑約為40～160 nm的外泌體[1]。外泌體是細(xì)胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)的一種亞型，國際細(xì)胞外囊泡學(xué)會(huì)建議用“EV”代替外泌體和微泡。外泌體最早于20世紀(jì)80年代被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為外泌體僅有傳遞神經(jīng)遞質(zhì)和激素的作用，后來人們發(fā)現(xiàn)外泌體含有多種DNA和mRNA片段，各種非編碼RNA分子、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等多種生物分子，在細(xì)胞信息傳遞中起重要作用，還參與細(xì)胞凋亡、血管生成、免疫調(diào)節(jié)、腫瘤遷移等多種病理生理過程。無論是生理狀態(tài)或者病理狀態(tài)，外泌體可由多種細(xì)胞分泌，包括原核細(xì)胞和真核細(xì)胞[1]，外泌體幾乎存在于任何體液當(dāng)中，主要是血液，尿液，腦脊液，唾液，胸腔積液，腹水，羊水，母乳和支氣管肺泡灌洗液等。由于其本身的特異性和功能性，外泌體已被廣泛應(yīng)用于各科研領(lǐng)域，其中感染與免疫更是當(dāng)下外泌體研究的熱點(diǎn)之一。一方面，病原體可通過外泌體傳遞病原體分子，這些分子可以包括蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)和碳水化合物，這些分子在感染過程中既可以充當(dāng)先天免疫受體的抗原或激動(dòng)劑，誘導(dǎo)宿主防御和免疫，也可以充當(dāng)宿主防御的調(diào)節(jié)劑和免疫逃避的介質(zhì)。另一方面，病原體可以直接摻入由宿主細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體中進(jìn)行傳播。在慢性感染當(dāng)中，外泌體參與病原體的免疫逃避的現(xiàn)象尤為突出，在一些急性感染中也不罕見。由于其免疫原性和病原分子的聚集，外泌體在疫苗制劑及成為診斷標(biāo)志物方面也極具潛力。

目前我國重點(diǎn)防治的性傳播疾病為梅毒、淋病、生殖道沙眼衣原體感染、尖銳濕疣、生殖器皰疹及艾滋病。自1990年以來，梅毒、淋病、生殖道衣原體感染率大幅度上升，在21世紀(jì)，尤其是在高收入國家地區(qū)，性傳播感染在全球范圍內(nèi)死灰復(fù)燃，性傳播疾病的診治迎來了歷史上的又一巨大挑戰(zhàn)。近年來，在性傳播感染的發(fā)病機(jī)制研究主要集中在免疫逃逸。大量文獻(xiàn)報(bào)道外泌體在慢性感染過程中扮演了重要角色，本文就外泌體在不同病原體感染中發(fā)揮的作用，以及在性傳播疾病病原體慢性感染過程中所起的作用做一綜述。

1 外泌體的概述

1.1 外泌體的成分和提取 所有的細(xì)胞都均可通過分離發(fā)現(xiàn)外泌體，但是不同來源的細(xì)胞及組織產(chǎn)生的外泌體大小、成分都各不相同。外泌體中含有多種DNA和mRNA片段，各種非編碼RNA分子、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)，其中蛋白質(zhì)和miRNA是目前受到廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。外泌體的蛋白質(zhì)包括其普遍存在的Rab蛋白、肌動(dòng)/肌球蛋白、微管蛋白、膜聯(lián)蛋白Annexin等，此外，外泌體還包含一組獨(dú)特的蛋白質(zhì)，例如Alix、TSG101、HSP70和四次跨膜蛋白CD63、CD81和CD9。

目前，外泌體的提取方法豐富多樣，可用超濾和尺寸排阻色譜法、免疫親和捕獲法、聚合物沉淀法和微流控芯片法，而超高速離心法是外泌體分離的“金標(biāo)準(zhǔn)”。

1.2 外泌體的功能 外泌體是具有生物學(xué)活性的細(xì)胞外囊泡，不同來源的細(xì)胞及組織產(chǎn)生的外泌體大小、成分、功能都各不相同，這將會(huì)導(dǎo)致一組外泌體使細(xì)胞存活而另一組導(dǎo)致細(xì)胞凋亡現(xiàn)象的出現(xiàn)。目前外泌體在腫瘤、炎癥與免疫、繁殖與發(fā)育、代謝與心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等領(lǐng)域的功能已經(jīng)開始探討，而此類研究多基于其細(xì)胞間交流的能力，不同細(xì)胞類型來源的外泌體增加了細(xì)胞間通訊的復(fù)雜性。

2 外泌體在不同病原體感染中發(fā)揮的作用

2.1 外泌體在細(xì)菌感染過程中的作用 已有研究表明宿主外泌體可以攜帶病原體抗原，被細(xì)胞內(nèi)病原體感染的小鼠巨噬細(xì)胞的外泌體含有病原相關(guān)分子模式(PAMPs)，可在體內(nèi)或者體外引發(fā)促炎反應(yīng)[2]。細(xì)菌感染相關(guān)外泌體引起的免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)中，對結(jié)核分枝桿菌的研究或許是最多的。在先天性免疫中，巨噬細(xì)胞主要負(fù)責(zé)清除病原體，對于外泌體中核酸成分參與調(diào)節(jié)先天性免疫和獲得性免疫已早有研究，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)在結(jié)核分枝桿菌感染情況下，細(xì)菌RNA從受感染的巨噬細(xì)胞脫落，啟動(dòng)RNA傳感途徑，促進(jìn)受體巨噬細(xì)胞吞噬小體成熟[3]。而人們對同為細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌的李斯特菌、嗜肺軍團(tuán)菌、土拉弗朗西斯菌同樣有所研究，這些細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌的DNA被包裝進(jìn)入外泌體，能夠刺激感染附近細(xì)胞cGAS-STING信號，從而激活先天免疫反應(yīng)，然而這是通過抑制T細(xì)胞為代價(jià)的，導(dǎo)致最終效應(yīng)為降低了宿主對細(xì)菌的防御[4]。

2.2 外泌體在真菌和寄生蟲感染過程中的作用 目前，真菌感染相關(guān)外泌體致病機(jī)制與在免疫應(yīng)答中的研究屈指可數(shù)，有研究發(fā)現(xiàn)與馬拉色菌共培養(yǎng)的樹突狀細(xì)胞釋放的外泌體中攜帶有馬拉色菌抗原，并能刺激特應(yīng)性皮炎患者和健康人PBMCs產(chǎn)生應(yīng)答[5]。而寄生蟲感染相關(guān)外泌體報(bào)道并不罕見，雖然外泌體在寄生蟲感染中發(fā)揮的作用尚不是十分確切，但是不少相關(guān)研究證明，外泌體可能參與調(diào)節(jié)了寄生蟲疾病的毒力以及抗病原體免疫反應(yīng)[6，7]，例如，杜氏利什曼原蟲以Dicer為靶標(biāo)，下調(diào)miR-122的表達(dá)，降低血清膽固醇，促進(jìn)肝臟寄生蟲感染[8]。此外，被惡性瘧原蟲感染的細(xì)胞釋放的宿主來源的外泌體也可能限制宿主的免疫監(jiān)視，導(dǎo)致免疫逃避，促進(jìn)感染[9]，但外泌體在念珠菌致病中的作用仍未闡明。

2.3 外泌體在病毒感染過程中的作用 早在20年前Gould就提出了現(xiàn)在科學(xué)界公認(rèn)的病毒“特洛伊木馬”假說[10]。 這一假說起源于逆轉(zhuǎn)錄病毒的萌發(fā)和外泌體的發(fā)生過程具有重疊的現(xiàn)象，最初的研究對象為HIV，該假說提出HIV-1已經(jīng)進(jìn)化到了利用外泌體生物發(fā)生中的蛋白質(zhì)包裝成衣殼，同時(shí)還利用外泌體攝取機(jī)制促進(jìn)細(xì)胞感染。這種現(xiàn)象不僅僅發(fā)生在HIV身上，在多種逆轉(zhuǎn)錄病毒中都得到了證實(shí)?！疤芈逡聊抉R”現(xiàn)象不僅有利于病毒的播散，還有利于病毒抵抗宿主免疫系統(tǒng)的清除作用。

3 外泌體在性傳播疾病病原體感染過程中的作用

目前對STD與外泌體的研究少之又少，艾滋病與外泌體的基礎(chǔ)研究尚未見報(bào)道。

3.1 梅毒 梅毒是由梅毒螺旋體(Treponema pallidum，Tp)感染引起的一種古老的性傳播疾病。梅毒螺旋體感染能引起心血管、神經(jīng)、生殖等多個(gè)系統(tǒng)嚴(yán)重并發(fā)癥。雖然梅毒的致病機(jī)制已取得一些進(jìn)展，然而梅毒在免疫學(xué)方面的致病機(jī)制仍不明了。白細(xì)胞通過黏附分子黏附到血管內(nèi)皮細(xì)胞上，完成從血管到血管外組織遷移的過程，構(gòu)成了機(jī)體防御的重要組成部分。白細(xì)胞遷移到感染部位，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，可以殺死局部致病微生物，最終控制感染。在梅毒感染中，梅毒螺旋體的膜脂蛋白可直接影響血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附，導(dǎo)致血管炎癥和通透性改變。有研究發(fā)現(xiàn)梅毒螺旋體通過巨噬細(xì)胞衍生外泌體可以誘導(dǎo)臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞活化，上調(diào)細(xì)胞間黏附分子-1(iCAM-1)、血管細(xì)胞黏附分子-1(VCAM-1)的表達(dá)，促進(jìn)單核細(xì)胞和白細(xì)胞的黏附[11]，揭示了梅毒致病中血管炎的形成可能與巨噬細(xì)胞衍生的外泌體促進(jìn)單核細(xì)胞和白細(xì)胞的黏附、血管內(nèi)皮通透性升高密切相關(guān)。

此外，還有研究發(fā)現(xiàn)梅毒螺旋體刺激的巨噬細(xì)胞衍生的外泌體表達(dá)高水平的miR-146a-5p，外泌體通過內(nèi)化作用傳遞到內(nèi)皮細(xì)胞，miR-146a-5p與JAM-C的3’非翻譯區(qū)(3’UTR)結(jié)合，下調(diào)連接黏附分子C(JAM-C)的表達(dá)，使內(nèi)皮通透性降低，單核細(xì)胞遷移效應(yīng)顯著降低[12]。這一機(jī)制可能極大地減少了梅毒螺旋體在宿主體內(nèi)的免疫清除。

3.2 淋病 細(xì)胞程序性死亡是一種常見的宿主對細(xì)菌病原體的反應(yīng)，在感染期間，為了防止病原體播散，被病原體感染的細(xì)胞選擇主動(dòng)殺死自己，完成程序性死亡的過程。淋病奈瑟菌是淋病的致病病原體，屬革蘭氏陰性雙球菌，常常導(dǎo)致女性生殖道甚至盆腔的感染。目前淋球菌感染對凋亡的調(diào)控仍然存在爭議，既往有報(bào)道發(fā)現(xiàn)淋球菌可以在不同的細(xì)胞類型中，誘導(dǎo)或防止細(xì)胞凋亡[13,14]。凋亡抑制因子-2(cIAP2)是凋亡抑制因子家族中的一員，具有特征性的凋亡抑制重復(fù)序列。有研究發(fā)現(xiàn)淋病奈瑟菌可以誘導(dǎo)cIAP2富含于外泌體，并增加與外泌體結(jié)合的cIAP2釋放，抑制宮頸上皮細(xì)胞的凋亡[15]。

4 問題和展望

目前對于外泌體與性傳播疾病的研究寥寥可數(shù)，主要集結(jié)于梅毒、淋病上，而該研究為近五年才有所開展，而對于非淋球菌性尿道炎、軟下疳、性病性淋巴肉芽腫、腹股溝肉芽腫和生殖器皰疹等更是未有報(bào)道。外泌體已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域，包括作為疾病早期診斷的標(biāo)志物以及疾病藥物治療的載體等。外泌體中主要核酸物質(zhì)為miRNA，外泌體中特定的miRNA可在癌癥檢測中提供診斷或預(yù)后潛力。

目前感染性疾病領(lǐng)域中對于外泌體的研究還存在許多不足。例如，在淋病奈瑟菌感染中，女性感染者多表現(xiàn)為無癥狀感染，這為疾病的傳播帶來了極大的便利，為了對抗疾病，機(jī)體通常會(huì)產(chǎn)生超過生理量的外泌體，以作為應(yīng)對的一種策略。支原體、衣原體導(dǎo)致的非淋球菌性尿道炎極為常見，發(fā)病率在西方國家更是居于首位，女性感染時(shí)表現(xiàn)為尿道及生殖道炎，難根治、易復(fù)發(fā)，其致病特點(diǎn)是否從局部組織感染產(chǎn)生的外泌體的變化進(jìn)行解釋。此外，有研究表明雌二醇可抑制免疫導(dǎo)致女性性病無癥狀感染，雌激素如何調(diào)控外泌體來影響?zhàn)つっ庖咧档蒙钊胙芯?。作為信息傳遞的載體，外泌體在體液中來回穿梭，川流不息，然而我們對外泌體的研究至今可謂知之甚少，非常值得深入研究。