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叶海坤 张雅敏. 间充质干细胞来源外泌体在肝疾病中的研究进展[J]. 中华肝脏病杂志, 2022, 30(7): 790-792. DOI:10.3760/cma.j.cn501113-20220330-00154. 正文 间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）疗法在肝病研究中已经获得了极大的进展，具有良好的应用前景。传统观念认为，MSCs通过在特定微环境中分化成不同类型的细胞，发挥组织保护作用。然而目前的研究结果表明，MSCs更多的是通过分泌某些物质来介导细胞间的相互作用，细胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）便是其中最受关注的一类。EVs根据其大小、来源、形成过程、内容物及释放微环境等可分为多种不同的类型，如外泌体（exosome，Exo）、微泡及凋亡小体等。其中，Exo由于体积更小、内容物更多而更受重视。目前已有研究报道了MSCs来源的外泌体（MSCs-Exo）在肝脏疾病中的潜在治疗作用。 MSCs和Exo MSCs 是一类包含多种祖细胞的异质性细胞群，来源广，分化能力强，具有修复组织、促进造血、调节免疫及炎症等多方面功能［1-2］。MSCs不仅可以在特定环境下分化成不同细胞，更重要的是能够释放多种生物活性物质以调节机体内环境的稳态［3］。Exo便是其中的重要调节媒介之一。 Exo由造血细胞、非造血细胞等多种细胞分泌，并广泛存在于人体体液中［4］，是一种具有磷脂双层膜结构的囊状小泡，直径 30～100nm，源于细胞膜内吞形成的多囊泡小体（multivesicular body，MVB），即晚期内体。在 MVB 形成过程中，胞膜选择性地包裹某些核酸、脂质及蛋白质等物质，然后以胞吐方式释放至细胞外，随体液循环至靶细胞，通过激活不同途径调控多种生理过程（如抗原呈递、免疫调节、器官发育等）和病理过程（如肿瘤进展、炎症、病毒感染等）［5］。 MSCs-Exo的生物学特性及其功能 1.MSCs-Exo的生物学特性：MSCs由于产生的Exo更多，被视为可扩大规模生产Exo的最佳人类细胞类型［6］。在形态、分离及储存等方面，MSCs-Exo与其他来源的Exo相似 。而 在 表 面 标 志 物 方 面 ，MSCs-Exo 除 表 达 CD81、CD63和CD9等常见标志蛋白外，还表达MSCs来源的特异性标志蛋白，如CD29、CD44和CD73等，这些标志物对Exo的分离及鉴定具有重要意义［7］。在内容物方面，MSCs-Exo携带有MSCs来源的多种核酸、蛋白质及脂质，目前已鉴定出 850余种基因产物和 150余种 miRNA，这些物质功能复杂，赋予了MSCs-Exo在多种疾病中与亲代MSCs相一致的治疗效果［8］ 。并且，MSCs-Exo具有体积更小、免疫原性更低、无致瘤作用等多种优势，远较MSCs更具应用前景。因而，探究MSCs-Exo在疾病中的作用及其机制有利于提升临床疾病的诊疗水平。 2. MSCs-Exo 的功能 ：与其他来源的 Exo 类似 ，MSCs-Exo也通过运送多种活性物质参与机体免疫调节、组织再生修复及机体代谢等生物学过程。机体稳态受免疫系统的调节，有研究指出，MSCs-Exo不仅可以促使巨噬细胞向M2型极化，增加抗炎因子的分泌［9］；还能促进Th1型细胞向 Th2 型细胞转换及 CD4 + CD25 + 调节性 T 淋巴细胞的产生，诱导机体免疫耐受，增强免疫抑制功能［10-11］ 。在组织修复方面，MSCs-Exo可通过促进细胞增殖及血管再生、抑制细胞凋亡等途径增强组织修复能力。Liang等［12］研究发现，脂肪源性MSCs-Exo能够通过传递miR-125a抑制内皮细胞内血管生成抑制剂 DLL4 的表达，从而促进组织血管的形成。而关节滑膜来源的 MSCs-Exo 携带 Wnt5a 和 Wnt5b，可通过Wnt信号通路激活Yes相关蛋白（YAP），从而增强软骨细胞的增殖和迁移［13］。此外，MSCs-Exo也是一种天然的物质传递载体，不仅能传输某些 miRNA 调节肿瘤发展［14］，也能输送紫杉醇等药物提高化疗效果［15］，还能传递多种酶类改善组织代谢缺陷［16］。 MSCs-Exo在肝脏疾病中的作用机制 MSCs-Exo在肝病中的研究尚处于起步阶段，目前的研究均为体外实验及动物模型研究，根据现有的结果，其作用机制大致如下。 1.上调促肝再生基因表达、启动肝再生：Tan等［17］研究发现人MSCs HuES9.E1来源的Exo能够通过上调细胞增殖蛋白、转录激活因子3、抗凋亡蛋白Bcl-xL等促肝再生基因的表达，启动肝再生，抑制肝细胞凋亡。同时，MSCs-Exo也能诱导成熟肝细胞向肝卵圆细胞的转化，并在诱导肝分化的同时储存糖原，为肝损伤修复提供能量［18］。这些对于急慢性肝损伤的修复至关重要。 2.下调纤维化基因表达、改善肝纤维化：研究发现，胎盘绒毛膜源性MSCs-Exo可转移miR-125b至肝星状细胞，通过下调 Smo 的表达抑制 Hh 信号通路，从而减轻肝纤维化［19］ 。同样，Qu等 ［20］ 也证实脂肪源性MSCs-Exo能通过转移miRNA-181-5p下调肝星状细胞中转化生长因子（TGF）β1、纤维化基因及Bcl-2的表达，减少波形蛋白、纤维连接蛋白等的形成，并激活细胞自噬，抑制肝纤维化过程。此外，MSCs-Exo 还能通过降低 TGF-β1和磷酸化 Smad2的表达使TGF-β1/Smad信号通路失活，抑制肝细胞的上皮-间质转化，减轻肝脏炎症和胶原蛋白的沉积，改善肝纤维化［21］。 3.抑制氧化应激及细胞凋亡、减轻肝脏炎症：谷胱甘肽过氧化物酶1 （glutathione peroxidase，GPX1）是机体抗氧化的重要酶之一，MSCs-Exo可通过递送GPX1来减少肝脏氧化应激和肝细胞的凋亡，敲除GPX1后其肝保护作用明显减弱［22］ 。同时 ，MSCs-Exo 还通过传递 miR-223 减少caspase-1、NLRP3炎性小体及下游炎症因子的激活，从而减轻炎症反应 及细胞凋亡［23-24］ 。然 而 ，也 有 研究指出 ，MSCs-Exo 对氧化应激的调节作用并不明显［17］ 。因此，MSCs-Exo 是否具有该方面作用仍有待进一步研究证实。此外，在病毒性肝炎中，MSCs-Exo还能抑制丙型肝炎病毒的感染 ，而 这 一 作 用 可 能 与 Exo 内 let-7f、miR-145、miR-199a及miR-221等miRNA有关［25］。 4. 直接或间接抑制肿瘤细胞的生长及分化：目前，MSCs-Exo在肿瘤中的研究已广泛开展，但对肝癌的研究仍很少。Bruno等［26］发现，MSCs来源的细胞微泡在体外及小鼠肝癌模型中能直接抑制肝癌细胞HepG2的生长，并诱导其凋亡。而与细胞微泡类似的外泌体是否也有相似的作用需后续实验明确。此外，也有研究指出MSCs-Exo能够促进大鼠体内自然杀伤T淋巴细胞的抗肿瘤作用，从而抑制肝癌生长及低级别肿瘤的分化。因此，肿瘤免疫调节也是研究MSCs-Exo对肝癌作用的重要方向。 5.协同增强药物疗效：MSCs-Exo体积小、免疫原性低，可作为药物传递的良好载体。有研究表明，骨髓源性MSCs-Exo在体外能够通过包装并传递紫杉醇抑制人胰腺癌细胞的增殖［15］ 。而在肝癌中 ，过表达 miR-122 的MSCs-Exo能提高肝癌细胞对索拉非尼等化疗药物的敏感性［27］。在丙型病毒性肝炎中，MSCs-Exo同样能够协同增强干扰素 α、特拉普韦等药物的抗病毒能力［25］ 。因此，用MSCs-Exo靶向递送药物乃至核酸有望成为治疗肝病的新途径。 综合以上研究，MSCs-Exo在肝病中的应用主要表现为：（1）MSCs-Exo本身携带多种核酸、蛋白质及脂质，直接输注MSCs-Exo便能参与肝纤维化、急性肝损伤、病毒性肝炎及肝脏肿瘤等疾病的病理生理过程，发挥肝保护作用；（2）通过基因修饰提高或降低某些基因的表达，提升MSCs-Exo的治疗效果，如过表达或敲除某些miRNA等；（3）通过携带药物靶向递送至肝脏，增强药物疗效的同时，减少不良反应的发生。尽管目前尚无相关临床研究报道，但现有的成果为以后的基础研究及临床治疗开辟了新路径。 总结与展望 MSCs-Exo作为一种新发现的介导细胞间相互作用的传输工具，在多种疾病中扮演着重要角色。虽然目前MSCs-Exo 在肝病中的研究远远不足，但不可否认的是MSCs-Exo 凭借其广泛的来源、良好的可塑性和组织相容性、低免疫原性等优势，可作为多种肝病治疗中最佳的生物工具，因此，对其进行深入研究是提升肝病治疗所急切需要的。 然而，在MSCs-Exo正式应用于临床肝病治疗前仍存在许多问题需要解决，如：（1）MSCs-Exo在肝病治疗中的功能及具体机制尚不明确；（2）不同组织来源甚至不同培养代数的MSCs不尽相同，其分泌的Exo也会有所差异，在肝病治疗中发挥的作用是否也存在差异；（3)当MSCs-Exo作为物质运输载体时，如何使其选择性与肝细胞结合仍有待进一步研究；（4）如何确保MSCs-Exo在肝病治疗中的稳定性和安全性也需要进一步评估。阐明这些科学问题，将极大地推动MSCs-Exo的临床应用，为人类肝病的个体化生物治疗提供更多安全、有效的策略。 |
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