外泌體在急性胰腺炎發(fā)病機(jī)制、診斷及治療中作用的研究進(jìn)展

梁華益，楊復(fù)鏘，潘路娟，劉東菊，覃月秋

右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，廣西百色 533000

急性胰腺炎（AP）是消化系統(tǒng)常見的急腹癥，膽石癥和過量飲酒是AP的常見病因。AP每年發(fā)病率為0.005%～0.080%，其中20%～30%病情較重，總病死率為5%～10%［1］。AP的病理生理特征為胰蛋白酶的早期異常激活直接損傷腺泡細(xì)胞，促進(jìn)多種炎癥因子釋放，進(jìn)一步加重炎癥反應(yīng)和胰腺組織損傷［2］。目前，AP的治療措施主要有器官支持、抗感染、抑制蛋白酶釋放及活性、血液凈化等聯(lián)合治療，但尚未有針對(duì)AP的靶向治療措施。外泌體是由活細(xì)胞產(chǎn)生并分泌到細(xì)胞外直徑為30～100 nm的胞外囊性小泡，可作為細(xì)胞間物質(zhì)交換及信息傳遞的媒介參與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞增殖與凋亡、抗原提呈及病原體的傳播。近年來研究顯示，外泌體參與了AP胰腺組織損傷、全身炎癥反應(yīng)及轉(zhuǎn)歸等［3］。本文就外泌體在AP發(fā)病機(jī)制、診斷及治療中的作用進(jìn)行綜述，以期為AP的基礎(chǔ)研究及臨床應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 外泌體在AP發(fā)病機(jī)制中的作用

AP的主要發(fā)病機(jī)制有胰蛋白酶原異常激活、胰腺微循環(huán)障礙、鈣超載以及炎癥介質(zhì)學(xué)說，目前鈣超載被認(rèn)為是導(dǎo)致AP最重要的機(jī)制之一［4］。病理性刺激（膽結(jié)石癥、過度飲酒等）可促進(jìn)乙酰膽堿和膽囊收縮素過度刺激胰腺腺泡細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞溶質(zhì)Ca2+持續(xù)增加，從而引起Ca2+超載。Ca2+超載可引起線粒體功能障礙，減少ATP生成，從而引起胰腺腺泡細(xì)胞自噬缺陷、酶原激活、細(xì)胞因子釋放、絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶（PGAM5）活化，導(dǎo)致胰腺腺泡細(xì)胞損傷和壞死，進(jìn)而發(fā)生AP［5］。這個(gè)過程中，細(xì)胞經(jīng)過內(nèi)吞作用形成多泡小體（MVB）；MVB釋放膜性囊泡通過Ca2+動(dòng)員方式與細(xì)胞膜融合，并將其釋放至細(xì)胞外基質(zhì)中形成外泌體［6］。在外界的刺激下，外泌體誘導(dǎo)胰腺腺泡細(xì)胞Ca2+超載，緩激肽原通過激肽釋放酶刺激釋放儲(chǔ)存在胰腺腺泡細(xì)胞酶原顆粒中的緩激肽，從而促進(jìn)AP發(fā)?。?］。

外泌體作為炎癥細(xì)胞間的重要信使，可參與多種炎癥反應(yīng)。研究表明，在AP發(fā)病過程中，胰腺腺泡細(xì)胞在多種炎癥介質(zhì)刺激下分泌的外泌體釋放到體循環(huán)中參與炎癥反應(yīng)［8］。受損的胰腺腺泡細(xì)胞釋放外泌體，首先激活胰腺巨噬細(xì)胞，其次激活腹腔巨噬細(xì)胞，最后激活肝、肺和胃腸道的巨噬細(xì)胞；過度活化的巨噬細(xì)胞可分泌大量促炎細(xì)胞因子進(jìn)入血液循環(huán)，從而產(chǎn)生全身炎癥反應(yīng)［9］。ZHAO等［10］用牛磺膽酸鈉誘導(dǎo)胰腺腺泡AR42J細(xì)胞活化來復(fù)制AP模型，發(fā)現(xiàn)經(jīng)活化的AR42J細(xì)胞產(chǎn)生的物質(zhì)能顯著增強(qiáng)巨噬細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子κB（NF-κB）活化。AR42J細(xì)胞活化可產(chǎn)生攜帶有miRNA的外泌體，通過基因水平在巨噬細(xì)胞活化中起著重要的作用。miRNA廣泛存在于真核生物中，可通過誘導(dǎo)mRNA降解或抑制mRNA翻譯，在轉(zhuǎn)錄后水平上抑制其靶基因表達(dá)［11］。miRNA參與調(diào)節(jié)AP炎癥反應(yīng)和器官功能障礙，可作用于MAPK信號(hào)通路，與巨噬細(xì)胞和NF-κB激活密切相關(guān)。MAPK信號(hào)通路參與了促炎癥核轉(zhuǎn)錄因子的激活，可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞促炎因子白細(xì)胞介素1β（IL-1β）、IL-6、IL-8和腫瘤壞死因子α（TNF-α）的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，從而加重胰腺組織損傷及遠(yuǎn)處器官損傷［10］。BONJOCH等［8］用?；悄懰徕c制作大鼠AP模型，發(fā)現(xiàn)體循環(huán)中外泌體濃度升高，并用PKH26染色外泌體進(jìn)行追蹤實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，體循環(huán)中外泌體有效到達(dá)肺泡腔激活肺泡巨噬細(xì)胞，使其表現(xiàn)為促進(jìn)炎癥的M1表型，從而引起AP肺損傷，提示外泌體可能是AP全身炎癥反應(yīng)的相關(guān)介質(zhì)。研究表明，來源于樹突狀細(xì)胞的外泌體當(dāng)受到刺激時(shí)，可通過表型分子受體TNF-α、MHC-Ⅱ、CD40、CD80、CD86和CD83分子參與免疫應(yīng)答，并將免疫原性信號(hào)傳遞給適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的T細(xì)胞，使T細(xì)胞產(chǎn)生炎癥因子，促進(jìn)組織或器官損傷［12］。由上可見，外泌體可通過Ca2+超載炎癥途徑、miRNA基因調(diào)控、免疫抗原提呈等機(jī)制參與AP炎癥反應(yīng)。

2 外泌體在AP診斷中的作用

外泌體作為細(xì)胞間信號(hào)傳遞和體循環(huán)中生物標(biāo)志的重要載體，參與疾病的病理生理及轉(zhuǎn)歸過程，在疾病診斷中具有潛在價(jià)值［13］。外泌體中miRNA的數(shù)量占總RNA的76.2%，由于miRNA具有穩(wěn)定和對(duì)機(jī)體外部變量不敏感的特點(diǎn)，外泌體中miRNA可作為AP及其并發(fā)癥發(fā)生發(fā)展的生物標(biāo)志物，臨床上可以通過早期測定外泌體miRNA來協(xié)助AP及其并發(fā)癥的診斷，這為AP診斷提供了新思路［14］。AP發(fā)生時(shí)，血漿外泌體miR-155升高，并促進(jìn)巨噬細(xì)胞表現(xiàn)為促進(jìn)炎癥的M1表型并釋放炎癥介質(zhì)，從而促進(jìn)AP發(fā)展［3］。研究表明，外泌體可通過囊內(nèi)的miRNA傳遞介導(dǎo)基因調(diào)控。例如，miR-135a可通過下調(diào)FAM129A mRNA和蛋白表達(dá)促進(jìn)胰腺細(xì)胞損傷和壞死，而miR-148a-3p在AP患者中高表達(dá)并可通過靶向抑制PTEN信號(hào)途徑促進(jìn)AP炎癥反應(yīng)，沉默miR-135a和敲低miR-148a-3p能夠減輕AP損傷和炎癥反應(yīng)［15-16］。ZHANG等［14］研究發(fā)現(xiàn)，循環(huán)外泌體中miR-216a水平在AP小鼠顯著增加，并與胰腺組織損傷呈正相關(guān)。研究顯示，外泌體中miR-375可通過靶向ATG7基因抑制細(xì)胞自噬，促進(jìn)炎癥反應(yīng)和腺泡細(xì)胞凋亡，從而促進(jìn)AP的發(fā)生發(fā)展［17］。上述研究表明，外泌體標(biāo)志物在AP診斷中具有重要價(jià)值。

此外，研究發(fā)現(xiàn)，外泌體相關(guān)標(biāo)志物在AP相關(guān)并發(fā)癥的診斷中同樣有重要意義。AP并發(fā)急性肺損傷是患者死亡的主要原因，如果不及時(shí)干預(yù)將會(huì)發(fā)展為急性呼吸窘迫綜合征。臨床相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在AP急性肺損傷患者中，血漿外泌體中miR-22-3p、miR-1260b、miR-762、miR-23b等基因顯著上調(diào)，并通過Wnt信號(hào)通路參與AP急性肺損傷的病理生理過程［18］。此外，在AP肺損傷中血漿外泌體miR-127水平特異性升高，并且與胰腺和肺組織病理學(xué)損傷程度呈正相關(guān)［19］。AP并發(fā)肝損傷發(fā)病率較高，參與炎癥調(diào)節(jié)的外泌體相關(guān)因子在疾病進(jìn)展期間升高。在應(yīng)激條件下，肝細(xì)胞可通過分泌具有特異性的外泌體miR-122、miR-155來調(diào)節(jié)肝細(xì)胞炎癥反應(yīng)，其表達(dá)與丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶水平有關(guān)［20］。AP常引起腸道功能紊亂，在TNF-α誘導(dǎo)的腸道細(xì)胞旁緊密連接屏障缺失中，外泌體可通過miRNA來調(diào)節(jié)腸道的通透性。例如，外泌體攜帶的miR-21可通過PTEN/PI3K/AKT信號(hào)通路調(diào)節(jié)腸上皮緊密連接通透性，促進(jìn)炎癥因子釋放而導(dǎo)致腸道功能紊亂［21］。急性腎損傷是AP常見的并發(fā)癥之一。在急性腎損傷發(fā)生時(shí)，腎臟中可分泌炎癥細(xì)胞因子mRNA的外泌體增多；外泌體中趨化因子CCL2 mRNA過度表達(dá)，并且CCL2 mRNA水平與腎間質(zhì)巨噬細(xì)胞浸潤水平密切相關(guān)［22］。因此，外泌體相關(guān)標(biāo)志物在AP并發(fā)癥中也具有重要的診斷價(jià)值。

3 外泌體在AP治療中的作用

外泌體攜帶的蛋白質(zhì)和miRNA等能夠在通過胞外環(huán)境或跨黏膜屏障循環(huán)時(shí)免受降解，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間的遠(yuǎn)距離通信，是藥物靶向治療的理想載體。目前，AP的治療措施主要為器官支持、抗感染、抑制蛋白酶釋放及活性、血液凈化治療等。近年來，來源于間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）的外泌體在AP中的潛在治療作用備受關(guān)注［23］。MSCs是主要來源于骨髓、脂肪組織和胎膜等多種組織中的多功能干細(xì)胞，具有自我更新、自我復(fù)制等能力，能夠分泌具有抗炎因子的外泌體起到抗炎作用［24］。相關(guān)研究顯示，MSCs在急性肺損傷、急性腎功能衰竭、急性心肌梗死、克羅恩病和糖尿病等動(dòng)物模型中具有抗炎、免疫調(diào)節(jié)和修復(fù)作用［25］。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）分泌的外泌體可通過NF-κB調(diào)節(jié)炎癥細(xì)胞因子，減少炎癥細(xì)胞浸潤，降低血清脂肪酶和淀粉酶等多項(xiàng)炎癥指標(biāo)水平，減少腺泡細(xì)胞壞死，從而促進(jìn)AP壞死胰腺組織的修復(fù)和再生［26］。WANG等［27］通過雨蛙素誘導(dǎo)AR42J細(xì)胞制作AP模型，并通過BMSCs分泌含有過表達(dá)Klotho蛋白的外泌體進(jìn)行干預(yù)；結(jié)果發(fā)現(xiàn)，攜帶Klotho蛋白的外泌體可通過酪氨酸激酶、成纖維細(xì)胞生長因子受體降低IL-6、TNF-α表達(dá)水平，抑制NF-κB激活，上調(diào)凋亡調(diào)節(jié)基因Bcl-2水平、下調(diào)凋亡調(diào)節(jié)基因Bax水平。這提示Klotho蛋白在AP中具有抗炎和抗凋亡作用，攜帶Klotho蛋白的外泌體在AP中具有潛在靶向治療價(jià)值，miRNA可作為AP治療的生物靶點(diǎn)。另有研究顯示，BMSCs可將含有miR-9的外泌體釋放到血管內(nèi)皮細(xì)胞或損傷的胰腺組織中，作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣粘連蛋白靶向基因，調(diào)節(jié)連β-環(huán)連蛋白信號(hào)，誘導(dǎo)血管生成，從而起到靶向治療AP的作用［28］。

綜上所述，外泌體作為細(xì)胞間傳遞信息的媒介，在AP發(fā)病機(jī)制、診斷及治療中具有重要價(jià)值。由于目前提取方法效率低、缺乏快速檢測方法以及缺乏有效的臨床試驗(yàn)，外泌體尚未在臨床上用于AP的診斷及治療，但隨著研究的不斷深入及技術(shù)的發(fā)展，外泌體在AP臨床診斷及靶向治療中將會(huì)有較大應(yīng)用前景。