外泌體在藥物性肝損傷診治作用中的研究進(jìn)展

孫夢(mèng)雪 王菲 楊長青

藥物性肝損傷(DILI)是指由各類處方或非處方的化學(xué)藥物、生物制劑、傳統(tǒng)中藥、天然藥、保健品、膳食補(bǔ)充劑及其代謝產(chǎn)物乃至輔料等所誘發(fā)的肝損傷[1]。在美國，DILI是急性肝衰竭的主要病因，它約占所有肝損傷病例的60%[2]。并且肝損傷是藥物在臨床前研究和營銷后撤回的常見原因。從1953年到2013年，DILI是藥物從市場撤回的主要原因(18%)，其次是免疫反應(yīng)(17%)和心臟毒性(14%)[3]。由于目前缺乏藥物性肝損傷特異性的標(biāo)志物，對(duì)藥物性肝損傷只能進(jìn)行排除性診斷，因此迫切需要尋找對(duì)藥物性肝損傷有價(jià)值的標(biāo)志物。近年來研究表明外泌體可作為細(xì)胞之間和各種組織之間信息的天然傳遞者，在細(xì)胞間通訊中發(fā)揮重要作用，包裝到外泌體中的各種成分可以產(chǎn)生分子特征，該特征可以提供關(guān)于生理狀態(tài)和病理狀況的信息。不同來源的外泌體的各種成分可能攜帶了DILI的相關(guān)信息，本文綜述了近期關(guān)于外泌體在藥物性肝損傷中作為生物標(biāo)志物及其治療潛力的研究結(jié)果。

一、外泌體

外泌體(exosomes)是一種由真核細(xì)胞的多泡體與細(xì)胞膜融合后釋放到細(xì)胞外的直徑在30～100 nm之間的膜性小囊泡[4]。外泌體在電鏡下呈球狀、杯狀或扁足球狀，它主要由細(xì)胞內(nèi)溶酶體微粒內(nèi)陷形成，經(jīng)過多囊泡體外膜與細(xì)胞膜融合后釋放到胞外基質(zhì)中。幾乎所有的外泌體都富含四跨膜蛋白家族(例如CD63,CD81,CD82,CD53等)、微管蛋白等，在細(xì)胞滲透、入侵和融合中發(fā)揮重要作用[5]。

外泌體是細(xì)胞衍生的囊泡，存在于許多生物體液中，包括尿液，血液，腹水和腦脊液[6]，其內(nèi)含有不同種類的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、mRNAs、microRNAs等具有生物學(xué)活性的物質(zhì)，較易與鄰近細(xì)胞的細(xì)胞膜發(fā)生融合，將具有生物學(xué)活性的物質(zhì)選擇性地遞送至受體細(xì)胞，在不同細(xì)胞間進(jìn)行信息傳遞，調(diào)節(jié)細(xì)胞間的信號(hào)傳導(dǎo)，發(fā)揮多種生物學(xué)功能。

二、外泌體在藥物性肝損傷中發(fā)揮的作用

(一)作為新的生物學(xué)標(biāo)志物在診斷中起到的作用 尿液和血液中外泌體被認(rèn)為是非侵入性和微創(chuàng)分子生物標(biāo)志物來源，可用于檢測和預(yù)測各種疾病，包括肝臟疾病，這主要由于血液和尿液中存在的外泌體含有來自多個(gè)器官(包括肝臟)的特定蛋白質(zhì)，mRNA和microRNA，接下來主要闡述在DILI中有關(guān)的外泌體中各種成分，其可能對(duì)DILI診斷具有一定指導(dǎo)意義。

1.血漿外泌體中RNAs

目前多項(xiàng)研究表明循環(huán)microRNAs可以作為肝臟損傷和炎癥的生物學(xué)標(biāo)志物，循環(huán)miRNAs一部分與蛋白質(zhì)結(jié)合還有些包被在細(xì)胞外囊泡中或者兩者均有。有研究在多種動(dòng)物模型(藥物性肝損傷、酒精性肝損傷、炎癥性肝損傷)中探究肝臟細(xì)胞大量存在的microRNA122，發(fā)現(xiàn)在這些動(dòng)物模型中肝細(xì)胞特異性microRNA122在外泌體中顯著升高[7]。另外一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)血漿和外泌體中肝特異性microRNAs(如microRNA122和microRNA192)在對(duì)乙酰氨基酚誘導(dǎo)的肝損傷中升高，并且用抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸處理可恢復(fù)到基礎(chǔ)水平[8]，表明了循環(huán)血漿和外泌體microRNAs可用作藥物誘導(dǎo)的肝臟損傷特異性的生物標(biāo)志物。

有研究表明在某些疾病條件下血漿中和血漿來源的外泌體中的microRNA被差異性調(diào)節(jié)[9]。在對(duì)乙酰氨基酚誘導(dǎo)的肝損傷中外泌體miRNA-122a-5p比血清中的具有更早的診斷潛力和更多的診斷時(shí)間，并且研究顯示在APAP所致的DILI中外泌體microRNAs與ALT水平具有更高的相關(guān)性[10]。且外泌體microRNAs比血漿中非囊泡microRNAs更穩(wěn)定[11]。這些結(jié)果有力地表明，外泌體microRNAs有望成為比血漿microRNAs更好，更穩(wěn)定地作為檢測DILI的生物標(biāo)志物。

除了APAP誘導(dǎo)的DILI，中藥也是一大類致DILI的藥物，有研究表明與對(duì)照組相比，中藥如川楝子引起的肝損傷中外泌體microRNAs有差異性表達(dá)，其中血清外泌體microRNA-370-3p是下調(diào)最顯著的微小RNA[12]。這一系列發(fā)現(xiàn)讓我們對(duì)涉及DILI的外泌體有所了解，但是應(yīng)該仍存在很多未知的外泌體mRNAs和microRNAs參與DILI，這有待我們進(jìn)一步去探究。

2.血漿外泌體中蛋白質(zhì)

EV是直徑約40～1 000 nm的細(xì)胞分泌的顆粒，外泌體是細(xì)胞外囊泡(EV)中的一種[13]。有一項(xiàng)研究通過用半乳糖胺(GalN)、對(duì)乙酰氨基酚或雙氯芬酸處理原代大鼠肝細(xì)胞模擬DILI體外模型，肝細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡的蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示與肝損傷相關(guān)的酶增加，如兒茶酚胺-甲基轉(zhuǎn)移酶和精氨酸酶1，翻譯相關(guān)蛋白增加和凋亡調(diào)節(jié)劑減少[14]。另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)也通過肝細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡蛋白質(zhì)組學(xué)，發(fā)現(xiàn)在具有肝毒性的半乳糖胺處理的大鼠肝細(xì)胞分離的細(xì)胞外囊泡中，CES3，SLC27A2，HSP90，HSP70和FRIL1表達(dá)增加[15]。這些數(shù)據(jù)表明這些EV相關(guān)蛋白的水平可用作肝毒性的血清學(xué)指標(biāo)。

3.尿液外泌體中RNAs及蛋白質(zhì)

尿液采集是非侵入性的并且可以大量收集這是尿液外泌體作為DILI生物標(biāo)志物的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。尿液細(xì)胞外囊泡已被證明攜帶不同類型的腎臟疾病生物標(biāo)志物[16]，細(xì)胞分泌的miRNAs以微囊泡、外泌體和蛋白質(zhì)結(jié)合的復(fù)合體存在于細(xì)胞外環(huán)境包括尿液中，目前發(fā)現(xiàn)在對(duì)乙酰氨基酚或四氯化碳誘導(dǎo)的肝損傷的大鼠模型中，尿液miRNA增加[17]。有一項(xiàng)研究分析了DILI大鼠尿液中外泌體蛋白水平，表明尿液微囊泡中PrPc, Cd26, Slc3a1, Cd81和Cd10可作為候選的生物標(biāo)志物有助于診斷肝損傷[18]。

(二)外泌體在治療中的應(yīng)用潛力 生物醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了很多治療肝病或延遲疾病進(jìn)展的潛在靶向目標(biāo)，但許多靶標(biāo)在細(xì)胞內(nèi)是不能被干預(yù)的。外泌體可作為天然的傳遞者通過膜融合將藥物傳遞給靶細(xì)胞，發(fā)揮治療作用。

1.間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體

間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)可以自我更新并具有多能分化的能力，可適用于受損器官的修復(fù)。有研究表明，MSCs的大部分生物學(xué)治療作用歸因于作用于鄰近細(xì)胞的生物活性因子的旁分泌機(jī)制[19]。MSCs合成并分泌廣譜的生物活性因子，如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)，成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)，胰島素樣生長因子1(IGF-1)和外泌體，對(duì)其附近的細(xì)胞發(fā)揮作用，外泌體可能是所有這些生物活性劑中最有價(jià)值的治療因子[19]。人臍帶MSC衍生的外泌體(hucMSC-Ex)在肝臟修復(fù)中起重要作用，在hucMSC-Ex處理的肝損傷小鼠模型和肝細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡減少，與聯(lián)苯雙酯(DDB)治療相比，hucMSC-Ex具有更明顯的抗氧化和保肝作用[20]。此外有研究報(bào)道間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體可誘導(dǎo)肝細(xì)胞增殖從而減弱CCl4、對(duì)乙酰氨基酚或過氧化氫誘導(dǎo)的肝損傷[21]。這些結(jié)果表明MSC衍生的外泌體可以發(fā)揮毒物誘導(dǎo)損傷的肝保護(hù)作用。

2.肝細(xì)胞來源的外泌體

有研究將健康肝細(xì)胞來源的外泌體分離出來作用于受體肝細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)外泌體與受體肝細(xì)胞融合并且傳遞了中性神經(jīng)酰胺酶和鞘氨醇激酶2(SK2)，使受體肝細(xì)胞中鞘氨醇-1-磷酸(SIP)合成增加，從而促進(jìn)了肝細(xì)胞增殖[22]。并且此研究在缺血/再灌注以及部分肝切除術(shù)動(dòng)物中注入了外泌體,發(fā)現(xiàn)也能促進(jìn)細(xì)胞增殖和肝再生[22]。

3.血漿中外泌體

有研究發(fā)現(xiàn)APAP處理的小鼠血漿外泌體可內(nèi)化到原代小鼠肝細(xì)胞或HepG2細(xì)胞中并顯著降低這些受體細(xì)胞的活力，還通過外泌體-細(xì)胞之間通訊增加了原代肝細(xì)胞或HepG2細(xì)胞中與細(xì)胞死亡信號(hào)通路相關(guān)的mRNA轉(zhuǎn)錄物質(zhì)和蛋白質(zhì)[23]。表明從APAP誘導(dǎo)DILI小鼠分離的外泌體是有功能性的并且會(huì)使受體肝細(xì)胞和小鼠的細(xì)胞死亡。

三、展望

肝細(xì)胞是參與體內(nèi)內(nèi)源性物質(zhì)及外源性藥物代謝的主要器官，且參與這些過程的許多酶會(huì)被包裹進(jìn)細(xì)胞外囊泡。藥物誘導(dǎo)的肝損傷可顯著改變這些囊泡的貨物分子并影響肝細(xì)胞衍生囊泡的釋放和含量[24]。目前已發(fā)現(xiàn)在藥物性肝損傷中外泌體中RNA及蛋白質(zhì)發(fā)生改變，可作為生物活性物質(zhì)在藥物性肝損傷診斷和治療方面有巨大的潛力, 例如MSC衍生的外泌體已在藥物性肝損傷中產(chǎn)生有益效果。未來需要探索成熟可靠的監(jiān)測技術(shù)，進(jìn)一步闡明外泌體中與藥物性肝損傷相關(guān)成分的類型和生物學(xué)特征，從基因和蛋白水平揭示DILI的發(fā)病機(jī)制，進(jìn)一步提高藥物性肝損傷的診斷和治療水平。