外泌體在幽門螺桿菌中的研究進展

幽門螺桿菌（Helicobacter pylori, Hp）是常見的致病菌之一，感染率極高。Hp感染不僅可以導(dǎo)致多種胃腸道疾病如慢性胃炎、消化性潰瘍、胃癌等，還與許多胃腸道外疾?。ㄈ缪翰?、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病及自身免疫性疾病等）相關(guān)[1]。外泌體作為新型的細胞間信息傳遞媒介，可攜帶生物信號分子調(diào)控多種細胞生理活動，從而影響Hp 相關(guān)疾病的發(fā)生與轉(zhuǎn)歸。本研究總結(jié)外泌體在Hp感染致病方面的最新進展，從而為了解Hp 致病機制以及尋找潛在的Hp 相關(guān)疾病生物標記物提供新思路。

1 外泌體概述

1.1 外泌體性質(zhì)與功能外泌體是由機體多種細胞釋放的一種納米級膜性小囊泡，直徑30～100nm。幾乎所有細胞都能分泌外泌體，其存在于各種生物體液中，包括唾液、血漿、尿液、腦脊髓液、支氣管肺泡灌洗液和關(guān)節(jié)液等[2]。外泌體主要是由內(nèi)吞體在高爾基體的作用下向內(nèi)凹陷形成包裹mRNA、miRNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等生物活性分子的多泡體（multivesicular body, MVB），MVB 再與細胞膜融合后釋放到胞外基質(zhì)中[3]。當外泌體被受體細胞攝取后，其可通過其攜帶的蛋白質(zhì)、核酸、脂類等調(diào)節(jié)受體細胞的生物學(xué)活性，從而參與到機體抗原提呈、免疫應(yīng)答、細胞分化、細胞遷移、腫瘤侵襲等方面[4]。

1.2 外泌體的組成外泌體的組成較為復(fù)雜，主要分為蛋白質(zhì)、核酸及脂類。外泌體中的蛋白質(zhì)一類是非特異性蛋白質(zhì)，大部分是來源于親代細胞中參與MVB 形成的細胞質(zhì)和膜蛋白，如細胞骨架蛋白、核糖體蛋白、跨膜蛋白、膜聯(lián)蛋白、熱休克蛋白及黏附蛋白等，這類蛋白主要用于鑒定外泌體，與細胞來源無關(guān)；另一類則是不同來源外泌體的特異性蛋白質(zhì)，這類蛋白質(zhì)與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能相關(guān)，在抗原提呈、免疫、腫瘤等生理病理過程中發(fā)揮作用[5]。外泌體核酸部分主要包括mRNA、miRNA、rRNA、lncRNA 等[5]。這些轉(zhuǎn)錄相關(guān)物質(zhì)被包裹在外泌體中被受體細胞攝取，從而引起細胞功能改變。外泌體富含脂質(zhì)，尤其是膽固醇、鞘磷脂、己基神經(jīng)酰胺和前列腺素等[6]。

1.3 外泌體與病原微生物感染的關(guān)系外泌體能夠調(diào)節(jié)宿主與病原體的相互作用，參與傳染性疾病、炎癥性疾病和腫瘤等多種疾病的病理過程。在病原微生物感染時，外泌體中的活性成分發(fā)生改變: 一是外泌體中的宿主蛋白質(zhì)、核酸等由于病原體感染而發(fā)生改變，二是外泌體可攜帶病原體特異性生物分子。外泌體在病原體感染中也發(fā)揮著雙重調(diào)節(jié)作用：一方面，外泌體可攜帶病原體相關(guān)抗原向免疫系統(tǒng)呈遞信息，從而激活宿主防御反應(yīng)；另一方面，外泌體有利于病原體生存和發(fā)揮其致病作用，從而導(dǎo)致感染擴散。如鳥分枝桿菌感染誘導(dǎo)的巨噬細胞外泌體可以促進巨噬細胞表達HLA-DR、CD40、CD80、CD81、CD86、CD195 以及分泌IL-6、IL-8、IL-10、INF-γ、TNF-α，表明外泌體中的抗原成分可以激活巨噬細胞產(chǎn)生免疫反應(yīng)[7]。此外，HIV 病毒能夠利用外泌體傳遞自身蛋白Nef，Nef 蛋白可誘導(dǎo)CD4+T細胞凋亡，從而實現(xiàn)病毒免疫逃逸[8]。

2 外泌體在幽門螺桿菌感染中的作用

Hp感染誘導(dǎo)產(chǎn)生的外泌體可出現(xiàn)其所包裹的生物活性分子如miRNA、蛋白質(zhì)的改變，在胃部及胃外疾病中發(fā)揮著重要作用。

2.1 幽門螺桿菌感染相關(guān)外泌體miRNA外泌體傳遞的miRNA 與內(nèi)源性miRNA 作用相似，但來源不同，前者可來源于其他細胞或器官。miR-155 在Hp 誘發(fā)的胃炎中表達上調(diào)，在體內(nèi)或體外Hp感染的巨噬細胞中高表達[9]。Wang 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，來源于 Hp感染的巨噬細胞的外泌體中miR-155 同樣顯著上調(diào)，攜帶miR-155 的外泌體被巨噬細胞攝取內(nèi)化后可調(diào)節(jié)巨噬細胞中多種促炎介質(zhì)和炎癥相關(guān)蛋白的表達，TNF-α、IL-6、IL-23、CD40、CD63、CD81 和MHC-I表達上調(diào)，而MyD88、NF-кB下調(diào)，這提示外泌體miR-155可充當新型負調(diào)節(jié)劑微調(diào)Hp感染的炎癥反應(yīng)并通過MyD88，NF-κB 炎癥反應(yīng)途徑調(diào)節(jié)Hp感染巨噬細胞的免疫反應(yīng)。Li等[11]研究發(fā)現(xiàn)，Hp感染的胃黏膜細胞GES-1 源性外泌體及患者血漿外泌體中miR-25升高，miR-25 通過靶向Kruppel 樣轉(zhuǎn)錄因子2（KLF2）調(diào)節(jié)NF-κB 信號通路，導(dǎo)致IL-6、單核細胞趨化蛋白1（MCP-1）、血管細胞粘附分子1（VCAM-1）、細胞間粘附分子1（ICAM-1）表達增加，從而促進血管內(nèi)皮細胞損傷。另有研究表明外周血單核細胞源miR-25-5p 的表達與冠心病的嚴重程度呈正相關(guān)[12]，表明Hp感染可通過外泌體miR-25 影響動脈粥樣硬化，而miR-25/KLF2 軸是Hp 相關(guān)冠心病的潛在靶標。綜上表明，Hp 誘導(dǎo)產(chǎn)生的外泌體中miRNAs可介導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)、動脈粥樣硬化等重要生理病理過程，從而調(diào)節(jié)胃腸道疾病及胃外疾病的發(fā)生、發(fā)展。

2.2 幽門螺桿菌感染相關(guān)外泌體蛋白在Hp感染后，外泌體內(nèi)宿主蛋白可發(fā)生改變。外泌體可以介導(dǎo)Hp感染相關(guān)的胃癌細胞與巨噬細胞之間的細胞表面受體酪氨酸激酶間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)換因子（mesenchymal-epithelial transition factor, MET）轉(zhuǎn)移。MET 在實體惡性腫瘤的發(fā)展、侵襲和血管生成中起關(guān)鍵作用。Hp感染誘導(dǎo)胃癌細胞的外泌體中活化MET 上調(diào)，此富含活化MET的外泌體可以被巨噬細胞內(nèi)化，促使巨噬細胞極化為腫瘤相關(guān)巨噬細胞（tumor-associated macrophage, TAM），TAM 進一步發(fā)揮促腫瘤作用[13]。Chen 等[14]研究發(fā)現(xiàn)，Hp陽性慢性胃炎患者血清外泌體通過可溶性IL-6 受體（soluble IL-6 receptor, sIL-6R）介導(dǎo)的IL-6 反式信號調(diào)節(jié)IL-1α表達。IL-1α 在許多人類疾病如慢性Hp感染的發(fā)病過程中顯示出促炎作用。

此外，Hp 特異性蛋白可分泌到誘生的宿主細胞外泌體中。研究表明，Hp陽性患者胃液中的細胞外囊泡（Extracellular Vesicles，EVs）含有Hp 毒力因子細胞毒素相關(guān)蛋白（cytotoxin associated protein A, CagA）和空泡細胞毒素（vacuolated cytotoxin A,VacA），能夠誘發(fā)胃炎及胃癌[15]。Shimoda 等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在CagA 陽性Hp菌株感染的胃癌患者血清外泌體中可檢測出CagA，且外泌體經(jīng)AGS 細胞內(nèi)吞后，CagA 經(jīng)酪氨酸磷酸化后可刺激AGS 細胞形態(tài)學(xué)發(fā)生“蜂鳥”表型變化，表明外泌體可以攜帶CagA 進入循環(huán)，并將CagA 遞送到遠處的器官和組織。血清流行病學(xué)研究表明，CagA 陽性Hp菌株感染與冠心病、缺血性中風以及先兆子癇有關(guān)[17～19]，這提示CagA可能導(dǎo)致胃外疾病的發(fā)展。最新研究表明，Hp感染的胃上皮細胞源性外泌體中CagA 通過下調(diào)轉(zhuǎn)錄因子PPARγ 和LXRα表達來抑制膽固醇轉(zhuǎn)運蛋白轉(zhuǎn)錄，從而誘導(dǎo)巨噬細胞源性泡沫細胞形成并促進動脈粥樣硬化[20]。這些研究結(jié)果提供了一種新的機制來解釋Hp感染引起的胃外效應(yīng)，即外泌體可攜帶Hp 毒力因子進入循環(huán)，參與Hp 相關(guān)胃外疾病的發(fā)生、發(fā)展。

2.3 外泌體與細菌胞外囊泡Hp 不僅可以誘導(dǎo)宿主細胞產(chǎn)生外泌體，其自身也可分泌細菌胞外囊泡（outer membrane vesicles, OMVs）。OMVs可將細菌自身生物活性分子（如毒力因子、毒素和黏附分子等）轉(zhuǎn)移到宿主細胞中，從而增強宿主體內(nèi)的細菌存活率和致病性[21]。研究發(fā)現(xiàn)，Hp TK1402菌株分泌的OMVs 參與形成細菌生物膜，有利于菌體定植與致病[22]。Zhang 等[23]研究發(fā)現(xiàn)，與Hp 同屬螺桿菌屬的豬螺桿菌（Helicobacter suis, H.suis）可釋放含有γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶（γ-glutamyl transpeptidase,GGT）的OMVs，其與人類癌細胞分泌的含有GGT的外泌體結(jié)構(gòu)十分相似，因此推斷癌細胞釋放的富含GGT的外泌體能夠在宿主周圍組織中產(chǎn)生與細菌GGT 相似的效果，可能與癌癥轉(zhuǎn)移機制有關(guān)。

3 外泌體是幽門螺桿菌感染相關(guān)疾病潛在的生物標志物

外泌體攜帶的生物活性分子具有其源性細胞的特征，因此很適合作為診斷標志物。Kyosuke等[24]發(fā)現(xiàn)Hp 根除治療后的胃癌患者血清外泌體中miR-335 的表達顯著低于對照組，這表明外泌體miR-335可能是Hp 根除治療后胃癌發(fā)展的有效生物標志物。另有研究表明，胃癌患者血清外泌體miR-301 的表達與健康對照組相比明顯升高，其表達升高程度與腫瘤大小、胃癌分期和Hp感染密切相關(guān)，因此外周血外泌體miR-301 的檢測有望成為診斷胃癌及評價預(yù)后的重要指標[25]。Yamamoto等[26]研究表明，使用胃液外泌體DNA對BARHL2進行甲基化分析可用于臨床中胃癌的早期檢測，其不受胃黏膜萎縮或伴隨胃癌發(fā)生的Hp感染的影響。目前，外泌體在Hp感染相關(guān)疾病診斷中的研究取得了一些進展，但并沒有作為生物標志物用于快速診斷中，因此仍需深入研究。

4 展望

目前，外泌體在Hp感染相關(guān)的研究中已取得了一定進展，但仍有許多需要解決的問題。外泌體在Hp感染中的雙重作用有待進一步研究，Hp 自身分泌的OMVs 與宿主細胞外泌體之間是否存在交互作用也值得進一步探討。此外，外泌體內(nèi)富集的信息分子成分也有待進一步闡明?？傊?，Hp感染相關(guān)外泌體的研究有著廣闊的應(yīng)用前景，相信隨著研究深入，能更好地闡明Hp 的致病機制并在相關(guān)疾病診斷、防治上發(fā)揮其價值。