細(xì)胞外囊泡在系統(tǒng)性血管炎中的作用

黃碧青，李菁

系統(tǒng)性血管炎是一組病因不明的，組織學(xué)上以白細(xì)胞浸潤、炎癥、血管壁壞死和血管閉塞為特點(diǎn)的，累及多系統(tǒng)的自身免疫性疾病[1]。任何類型、大小和位置的血管都可以出現(xiàn)炎癥表現(xiàn)，導(dǎo)致血管變薄、增厚、狹窄或瘢痕形成，從而出現(xiàn)動脈瘤、狹窄、閉塞、血栓形成和血管炎[2]。系統(tǒng)性血管炎是一組異質(zhì)性疾病，基于累及的血管大小，可分為大血管血管炎、中型血管血管炎、小血管血管炎、累及不同血管大小的血管炎等[3]。

細(xì)胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)是一種幾乎所有類型細(xì)胞均可分泌的、含有磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)的囊泡,存在于血液、尿液、腦脊液、唾液、腹水等各種體液中[2]。根據(jù)其生成過程和直徑大小，可將EVs分為外泌體(exosomes)、微囊泡(microvesicles，MPs)、凋亡小體(apoptosis body)。EVs可攜帶功能性蛋白、核酸、脂質(zhì)和其他生物活性分子，傳遞給受體細(xì)胞，介導(dǎo)受體細(xì)胞的生理和病理過程，包括炎癥、自身免疫反應(yīng)、內(nèi)皮功能障礙/損傷、促凝血、血管生成和內(nèi)膜增生等跟血管炎有關(guān)的病理?xiàng)l件[2]。另外，不同細(xì)胞來源的EVs功能不同，如內(nèi)皮細(xì)胞來源的EVs主要參與血管炎癥、損傷、血管生成等，而血小板來源的EVs可能參與促凝血反應(yīng)等[2]。

EVs參與系統(tǒng)性血管炎的發(fā)病機(jī)制可能涉及以下方面：(1)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)：攜帶IL1β、炎癥小體，或促進(jìn)免疫細(xì)胞分泌IL1β、IL-6、TNFα、IL-8、MCP-1、MCP-2等發(fā)揮促炎作用；或促進(jìn)抗炎分子(如TGF-β等)的釋放、抑制巨噬細(xì)胞分泌IL-8、TNFα發(fā)揮抗炎作用；(2)參與自身免疫反應(yīng)：通過攜帶免疫復(fù)合物、自身抗原、PAMPs、DAMPs，促進(jìn)Th1/Th17細(xì)胞的分化、抑制Treg細(xì)胞的分化參與自身免疫；(3)促進(jìn)凝血過程：EVs相關(guān)的磷酯酰絲氨酸、組織因子(tissue factor，TF)可以促進(jìn)凝血反應(yīng)；(4)誘導(dǎo)血管內(nèi)皮損傷：EVs通過增加ROS的產(chǎn)生、降低NO的產(chǎn)生和生物利用度，以及EVs相關(guān)的生物活性物質(zhì)(MPO、核組蛋白等)誘導(dǎo)內(nèi)皮功能障礙或損傷；(5)調(diào)節(jié)血管生成：EVs通過表達(dá)VEGF、bFGF、PDGF、MMPs、miR-125a和miR-31發(fā)揮促血管生成作用，或通過增加ROS生成和下調(diào)VEGFR2和pERK1/2的蛋白水平抑制血管生成[2]。

不同生理或病理狀態(tài)會影響EVs的分泌量及攜帶的內(nèi)容物[4]，因此，EVs有望作為疾病的生物標(biāo)志物。本文就EVs在系統(tǒng)性血管炎發(fā)病機(jī)制中的作用和臨床應(yīng)用的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述(表1)。

1 多發(fā)性大動脈炎

多發(fā)性大動脈炎(takayasu arteritis，TA)是一種病因不明的、慢性系統(tǒng)性肉芽腫性血管炎，病變主要累及主動脈及其一級分支，其病理以血管壁的炎癥細(xì)胞浸潤、肉芽腫形成和纖維素樣沉積為特征[28]。本病常見于亞洲育齡期女性，約90%病人在30歲之前發(fā)病[29]。有研究發(fā)現(xiàn)，與健康人相比，TA患者血漿中內(nèi)皮細(xì)胞來源的微囊泡(endothelial cells derived microvesicles，EMPs)數(shù)量更多，并且與TA活動性呈正相關(guān)[6]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，TA患者血漿中總的微囊泡數(shù)量、內(nèi)皮細(xì)胞、血小板、粒細(xì)胞來源的微囊泡數(shù)量都比健康人多，而接受TNFα抑制劑治療3個月后的TA患者血漿中總的微囊泡數(shù)量、EMPs數(shù)量顯著降低。體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了TNF處理的EMPs可以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)CCL2和VCAM-1，并且這種上調(diào)作用可以被IKB抑制劑抑制[5]，提示在TA炎性環(huán)境下，EMPs可能參與了血管炎癥和損傷。微囊泡具有作為TA活動性和疾病進(jìn)展的標(biāo)志物的潛能。通過闡述TA微囊泡和血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的具體信號通路，有助于深入理解TA的發(fā)病機(jī)制和發(fā)現(xiàn)潛在的治療靶點(diǎn)。

表1 細(xì)胞外囊泡在系統(tǒng)性血管炎中的作用及可能機(jī)制Table 1 Roles and possible mechanism of extracellular vesicles in systemic vasculitis

2 巨細(xì)胞動脈炎

巨細(xì)胞動脈炎(giant cell arteritis，GCA)是一種病因未明的、慢性肉芽腫性動脈炎，常累及主動脈弓及其一級分支，尤其是顳動脈[29]。本病常見于西方50歲以上的女性人群，且跟地區(qū)有關(guān)，北歐患病率最高，亞洲患病率最低[29]。Jin等[7]發(fā)現(xiàn)GCA患者外周血中CD8+Treg細(xì)胞由于無法釋放含有NOX2的外泌體，從而無法抑制CD4+T細(xì)胞的增殖，導(dǎo)致大動脈管壁肉芽腫的形成，參與了GCA的發(fā)病機(jī)制。CD8+Treg細(xì)胞無法釋放含有NOX2的囊泡是由于該細(xì)胞上NOTCH4信號通路高度激活，導(dǎo)致GTP酶Rab5和Rab11表達(dá)上調(diào)，而Rab7表達(dá)下調(diào)，使攜帶NOX2的囊泡無法進(jìn)入晚期的內(nèi)體途徑，進(jìn)而無法包裝、成熟、釋放。而NOTCH4基因敲除后，CD8+Treg細(xì)胞可以分泌攜帶NOX2的外泌體，發(fā)揮免疫抑制功能。因此，干擾NOTCH4信號通路足以保護(hù)動脈免受炎癥攻擊，為設(shè)計(jì)應(yīng)用于GCA的新型免疫調(diào)節(jié)療法提供了方向。

3 川崎病

川崎病(Kawasaki disease, KD)是一種主要累及中型和小型動脈的動脈炎，但也可能累及主動脈和大型動脈。該病常見于8個月到5歲之間的兒童[30]，常引起皮膚黏膜淋巴結(jié)綜合征[3]。它的特點(diǎn)是冠狀動脈發(fā)炎，是發(fā)達(dá)地區(qū)兒童獲得性心臟病的主要原因[1]。目前關(guān)于EVs在KD中的研究主要聚焦于診斷標(biāo)志物和發(fā)病機(jī)制方面。有研究發(fā)現(xiàn)，與健康對照相比，KD患者血漿中MPs的數(shù)量顯著增加，并且主要來源于內(nèi)皮細(xì)胞和T細(xì)胞。靜脈注射人免疫球蛋白(intravenous immunoglobu-lin，IVIG)后，KD患者血漿中來源于血小板、T細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的MPs數(shù)量顯著下降[8-10]。并且EMPs數(shù)量與血漿中TNFα水平呈正相關(guān)[11]，血小板來源的MPs數(shù)量與hsCRP，IL-6和sIL-2R水平呈正相關(guān)，但與ESR，PCT和TNFα水平無相關(guān)性[31]。在體外實(shí)驗(yàn)中，利用TNFα刺激人類臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞后，內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)發(fā)生顯著變化，并分泌大量微囊泡，這些微囊泡可以阻斷細(xì)胞周期從而誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，EMPs在血管內(nèi)皮損傷中起著重要作用[32]。MPs可能是內(nèi)皮損傷和細(xì)胞活化過程中分泌的囊泡，它們作為疾病活動的標(biāo)志物或KD中內(nèi)皮紊亂的貢獻(xiàn)者的作用有待進(jìn)一步研究。除了研究EV數(shù)量與KD之間的關(guān)系外，還有研究探究外泌體攜帶的蛋白或miRNA與KD的關(guān)系。如：血清外泌體攜帶的miR-1246，miR-4436b-5p，miR-197-3p和miR-671-5p可作為KD的診斷標(biāo)志物[12]；補(bǔ)體C3，載脂蛋白A-IV和胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白復(fù)合物酸不穩(wěn)定亞基可作為IVIG治療KD相關(guān)的標(biāo)志物[14]；miR-328，miR-575，miR-134和miR-671-5p可作為診斷KD和IVIG治療KD相關(guān)的標(biāo)志物[13]；EMPs攜帶的hsa-miR-145-5p和hsa-miR-320a[15]，血清外泌體攜帶的let-7i-3p[16]，TN、RBP4、LRG1和APOA4[17]，富含亮氨酸的α-2-糖蛋白、性激素結(jié)合球蛋白和血清轉(zhuǎn)鐵蛋白[18]可作為KD患者伴冠狀動脈病變的診斷標(biāo)志物。通過功能和信號通路富集分析發(fā)現(xiàn)，這些miRNA或蛋白主要參與宿主免疫反應(yīng)，急性炎癥反應(yīng)、防御反應(yīng)、補(bǔ)體激活、體液免疫反應(yīng)、凝血級聯(lián)反應(yīng)、凋亡過程，發(fā)育過程和生物黏附過程，從而參與KD的發(fā)病機(jī)制。

4 抗中性粒細(xì)胞胞漿抗體相關(guān)性血管炎

抗中性粒細(xì)胞胞漿抗體(antineutrophil cytoplasmic autoantibody, ANCA)相關(guān)性血管炎(ANCA-associated vasculitis, AAV)是一種全身性壞死性小血管炎，其特征是存在抗中性粒細(xì)胞胞漿蛋白的自身抗原，特別是髓過氧化物酶(myeloperoxidase, MPO)和蛋白酶3(proteinase, PR3)[1]。關(guān)于EVs在AAV中的研究主要聚焦于不同來源的EVs作為AAV的診斷標(biāo)志物和EVs參與AAV的可能機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，與健康對照相比，AAV患者血漿中MPO+的微囊泡攜帶的C3a和C5a表達(dá)增加，與AAV活動性和腎損傷有關(guān)[19]；尿液中外泌體攜帶的miR-106b可能通過調(diào)解免疫炎癥過程參與AAV的發(fā)病機(jī)制[22]。EMPs是內(nèi)皮細(xì)胞活化和損傷的標(biāo)志，其水平與AAV活動性相關(guān)[20]，但內(nèi)皮前體細(xì)胞分泌的EVs可以限制AAV中補(bǔ)體介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞活化和內(nèi)皮損傷[33]，有望為AAV治療提供新的靶點(diǎn)。血小板衍生的微囊泡攜帶促炎細(xì)胞因子，參與細(xì)胞趨化、黏附、生長和凋亡過程，其水平與AAV疾病活動性、炎癥程度以及腎臟損害密切相關(guān)[21]。AAV患者血漿中中性粒細(xì)胞來源的MPs數(shù)量比健康對照和無活動性血管炎的兒童多，這些MPs表達(dá)了多種標(biāo)志物，包括ANCA自身抗原PR3和MPO，他們通過CD18介導(dǎo)的機(jī)制結(jié)合內(nèi)皮細(xì)胞，并誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞間黏附分子1表達(dá)的上調(diào)、內(nèi)皮細(xì)胞活性氧的產(chǎn)生以及內(nèi)皮細(xì)胞釋放IL-6和IL-8。另外，這些MPs表面攜帶TF[23]，促進(jìn)了凝血酶的產(chǎn)生。通過抗氧化劑或抑制活性氧的產(chǎn)生來去除中性粒細(xì)胞MPs，消除了MPs介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞活化。這些結(jié)果支持中性粒細(xì)胞MPs在AAV的發(fā)病機(jī)制中的重要作用，為開發(fā)新的藥物提供潛在的治療靶點(diǎn)。

5 IgA血管炎

IgA血管炎(IgA vasculitis, IgAV)是一種系統(tǒng)性血管炎，其特征是以IgA1為主的免疫復(fù)合物沉積在血管壁，最常累及小血管(主要是毛細(xì)血管、微靜脈或微動脈)[3]。本病分布廣泛，常見于3～12歲的兒童[1]。在臨床上，IgAV緩解期實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果通常是正常的。目前有研究發(fā)現(xiàn)，IgAV患者血漿中EMPs數(shù)量比健康對照高，并且與疾病活動性有關(guān)，但與IgAV是否伴腎炎不存在關(guān)聯(lián)[24]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，IgAV患者血漿中的EMPs與Th17和IL17的水平呈正相關(guān)[25]，提示EMPs在IgAV的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用，也許可以作為IgAV亞臨床炎癥的替代指標(biāo)。

6 白塞病

白塞病(Behcet disease, BD)是一種病因不明的全身性可變性脈管炎，可累及任何大小的動脈或靜脈。BD的特征為反復(fù)發(fā)生的口腔和/或生殖器潰瘍，以及皮膚、眼部、關(guān)節(jié)、胃腸道和/或中樞神經(jīng)系統(tǒng)受累，還可能出現(xiàn)血栓形成和動脈血管瘤[1,3]。BD活動期表現(xiàn)為持續(xù)的、過度旺盛的免疫激活，但導(dǎo)致BD活動狀態(tài)的具體機(jī)制還不清楚。Kahraman等[26]研究發(fā)現(xiàn)BD患者血漿中EVs和LL37(一種抗微生物肽)濃度升高，并且與疾病嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。這些EVs主要來源于血小板，LL37與EVs結(jié)合會通過促進(jìn)外周血單個核細(xì)胞分泌IL-6，漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞分泌IFNα，單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞分泌IL1β和IP10等方式增強(qiáng)EVs信息傳遞功能和免疫刺激活性?；谘獫{EVs數(shù)量和LL37值的BD分層可以更準(zhǔn)確地識別BD活動和非活動狀態(tài)，有助于該病的藥物管理，靶向LL37在BD的治療中可能具有潛在的治療價值。另外，BD常與血栓形成有關(guān)，因此需要更好的生物標(biāo)志物進(jìn)行風(fēng)險評估。目前有研究發(fā)現(xiàn)，與健康對照相比，BD患者不僅具有顯著更高的MPs數(shù)量，而且具有更高的表達(dá)TF的MPs數(shù)量。此外，具有血栓形成史的BD患者的TF+MPs數(shù)量高于無血栓形成史的BD[27]，提示血漿中TF+MPs濃度也許可作為BD發(fā)生血栓的風(fēng)險評估指標(biāo)。但另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，BD患者中促凝型MPs值(活化因子X+活化因子V+)高于健康對照，但與疾病活動性和疾病的發(fā)展時間無關(guān)，也無法區(qū)分伴或不伴血栓形成的BD患者[34]，說明不同類型的EVs對疾病的指示作用可能不同。

綜上所述，目前關(guān)于EVs在系統(tǒng)性血管炎中的研究主要聚焦于生物標(biāo)志物方面，關(guān)于EVs如何參與系統(tǒng)性血管炎的發(fā)病機(jī)制方面的研究還比較有限，需要更多的基礎(chǔ)研究進(jìn)一步探討EVs是如何起作用的，才有可能將EVs應(yīng)用于系統(tǒng)性血管炎的治療方面。