間充質(zhì)干細胞來源外泌體對T細胞的免疫調(diào)控作用①

周春根 江 濱 張 睿 黃小波 張 琪 王 領(lǐng) 張鈺青

（南京中醫(yī)藥大學附屬南京中醫(yī)院，南京210022）

間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）是一種具有多向分化能力、良好的體外培養(yǎng)和操作特性以及較強的免疫調(diào)節(jié)活性的成體干細胞，近年來逐步被應(yīng)用于臨床治療炎癥、免疫相關(guān)性疾?。?-3］。而越來越多的研究表明，MSC 主要是通過旁分泌發(fā)揮免疫調(diào)控作用，其中外泌體（exosomes，Exos）是關(guān)鍵［4］。Exos是一種直徑為30~150 nm的脂質(zhì)雙層膜包裹的小囊泡，含有大量蛋白質(zhì)、轉(zhuǎn)錄因子以及 DNA、mRNA、miRNA 等（圖 1）［5-8］，是細胞外囊泡的一種，來源于各種細胞（腫瘤細胞、免疫細胞和MSC等）［9］；在各種生理液體中均可發(fā)現(xiàn)，如血液、唾液、尿液、羊水等，可介導(dǎo)機體內(nèi)各部位的細胞間通訊，作用于免疫細胞，在免疫細胞應(yīng)答過程中的發(fā)揮重要作用（圖 2）［10-14］。T 細胞是細胞免疫過程中的重要效應(yīng)細胞，在免疫調(diào)控中有十分重要的作用，與多種免疫性疾病的發(fā)生息息相關(guān)［15］。本文就MSC 來 源 Exos（mesenchymal stem cell-derived exo?somes，MSC-exos）對 T 細胞的免疫調(diào)控作用及機制做一綜述，為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。

圖1 外泌體［8］Fig.1 Exosome［8］

圖2 MSC-exos與免疫細胞的相互作用［14］Fig.2 Interactions between MSC-exos and immunocyte［14］

1 MSC-exos對T細胞分化的影響

1.1 MSC-exos 調(diào)控 Th1/Th2 平衡 一方面，MSC-exos 可以通過抑制 TNF-α、IL-1β 等促炎因子的分泌，增加TGF-β、IL-10 等抗炎因子的分泌，來誘導(dǎo)T輔助1細胞（T helper 1，Th1）向T 輔助2細胞（T help?er 2，Th2）轉(zhuǎn)化，調(diào)控 Th1/Th2 的平衡［16-17］。另一方面，MSC-exos 也可以通過上調(diào)反向調(diào)節(jié)性Th1 抗原特異性T 細胞和/或分泌可溶性抗炎介質(zhì)（IL-10、IFN-γ）等來抑制Th2 或Th2/T 輔助 17 細胞（T helper 17，Th17）抗原特異性CD4+T細胞的分化和/或活化，減少 IL-4、IL-5、IL-17 等的分泌，將 Th2 或 Th2/Th17介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)轉(zhuǎn)移到反向調(diào)節(jié)性Th1介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，調(diào)控 Th1/Th2 的平衡［18-21］。因此，MSC-exos 可能是通過調(diào)節(jié)免疫、炎癥因子的表達水平來調(diào)控Th1/Th2平衡（圖3）。

1.2 MSC-exos 調(diào) 控 Th17/Treg 平 衡 MSC-exos 一方面可能通過調(diào)節(jié)炎癥及免疫相關(guān)因子的表達水平［如：miR-155、吲哚胺 2，3-雙加氧酶（indole?amine2，3-dioxygenase，IDO）等［22-24］］影響 T 細胞的分化，進而調(diào)控Th17/調(diào)節(jié)性T 細胞的平衡。ZHENG等［22］認為 MSC-exos 將 miR-155-5p 轉(zhuǎn)運至 CD4+T 細胞中，調(diào)節(jié)SIRT1 蛋白的表達，抑制CD4+T 細胞向Th17 分化，促進向Treg 分化。另一方面，MSC-exos可能通過調(diào)節(jié)抗原遞呈細胞表型變化，間接調(diào)控T細胞的分化，發(fā)揮調(diào)控 Th17/Treg 平衡的作用［25-28］。WEBB 等［25］認為 MSC-exos 可能通過促進巨噬細胞向M2 型極化，而使T 細胞偏向Treg 分化，抑制向Th17分化，從而調(diào)控Th17/Treg 的平衡，治療血栓栓塞性中風。因此，MSC-exos 可能通過調(diào)節(jié)炎癥及免疫相關(guān)因子的分泌或抗原遞呈細胞表型的變化等機制，抑制初始 T 細胞向 Th1、Th2、Th17 細胞分化，促進向Treg 細胞分化，從而調(diào)節(jié)Th1/Th2、Th17/Treg的平衡，進行免疫調(diào)控（圖3）。

圖3 MSC-exos對T細胞的作用及可能的作用機制Fig.3 Effects of MSC-exos on T cell and its possible mech?anism

2 MSC-exos對T細胞增殖活化的影響

目前對于MSC-exos 如何調(diào)控T 細胞的增殖、活化仍存在一些爭議，這些爭議目前主要是由于MSC的分離方法、來源、培養(yǎng)條件、凍融次數(shù)等問題造成的［29］。當前相關(guān)研究的結(jié)果表明 MSC-exos 對 T 細胞增殖活化的影響可能是雙向性的（圖3）。一些研究發(fā)現(xiàn)，MSC-exos 可能通過上調(diào) β-catenin 蛋白［30］、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（granulocyte-macro?phage colony stimulating factor，GM-CSF）［31］等的水平來促進細胞毒性T淋巴細胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）、自然殺傷T細胞（natural killer T，NKT）等類型T 細胞的增殖分化，起到抗腫瘤的作用。MSC-exos也可以通過激活自身免疫反應(yīng)來促進T細胞的增殖活化；RAHMAN 等［32］發(fā)現(xiàn)，1 型糖尿病小鼠胰島的MSC-exos 可以激活抗原遞呈細胞，進而促進遷移的致糖尿病T 細胞的增殖活化，從而加速效應(yīng)T 細胞介導(dǎo)的胰島破壞。相反，另一部分學者認為MSC-exos 能夠抑制T 細胞的增殖活化，其中TGF-β、肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）、IL-10、IDO、一氧化氮（nitric oxide，NO）及腺苷信號等發(fā)揮了重要作用［15，29，33-39］。大多數(shù)研究認為 MSC-exos 間接參與調(diào)控T 細胞的增殖活化，而非直接作用于T細胞［29，37-39］。

也有部分學者發(fā)現(xiàn)MSC-exos 對部分類型或某些環(huán)境下 T 細胞的增殖活化無影響（圖 3）［29，37-39］。CHEN 等［16］發(fā)現(xiàn) MSC-exos 對 CD3+T 細胞的增殖無影響，但 Treg 的含量卻增加。而 FARINAZZO 等［40］發(fā)現(xiàn)MSC-exos 在體外培養(yǎng)中能夠通過增加Treg 的含量，促進 IL-4、IL-10、TGF-β 等抗炎因子表達，抑制IL-17、IFN-γ 等促炎因子的表達，來抑制 T 細胞的活化；但在體內(nèi)卻對T細胞的活化無明顯影響。此外，BAI等［41］也未在自身免疫性葡萄膜視網(wǎng)膜炎大鼠體內(nèi)觀察到光感受器視黃醇結(jié)合蛋白（interphotore?ceptor retinoid binding protein，IRBP）特異性 T 細胞增殖的抑制作用。

3 MSC-exos對T細胞遷移和浸潤的影響

FARINAZZO 等［40］認為脂肪 MSC-exos 可能會干擾調(diào)控整合素活化的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，抑制體內(nèi)MSC-exos 對T 細胞的黏附，進而減少慢性自身免疫性腦脊髓炎病變中的浸潤性T 細胞。BAI 等［41］則發(fā)現(xiàn)人源臍帶MSC-exos 可能是通過降低單核細胞趨化蛋白CCL2（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）、次級淋巴組織趨化因子CCL21（secondary lymphoidtissue chemokine，SLC）的表達，而有效抑制炎癥細胞（包括CD4+T 細胞、中性粒細胞、NK 細胞、巨噬細胞）的遷移與浸潤。CHEN 等［42］發(fā)現(xiàn)骨髓MSC-exos釋放miR-151-5p可以減少T細胞在系統(tǒng)性硬化病小鼠真皮上區(qū)域的浸潤。綜上，MSC-exos 可以抑制T細胞在炎癥反應(yīng)過程中的遷移與浸潤，可能的機制涉及三方面：細胞與細胞的相互作用、細胞因子/趨化因子的分泌、表觀遺傳信息的調(diào)控（圖3）［40-42］。

4 MSC-exos對T細胞凋亡的影響

AMARNATH 等［43］發(fā)現(xiàn)人源骨髓 MSCs-exos 能夠攜帶CD73蛋白促進人-鼠異種移植物抗宿主病模型體內(nèi)腺苷積累，拮抗腺苷A2A受體，誘導(dǎo)Th1細胞的自身凋亡，從而減少TNF-α、IFN-γ的分泌，緩解全身炎癥反應(yīng)。DEL FATTORE 等［44］認為包括 Exos 在內(nèi)的由MSC 分泌的囊泡能夠通過galectin-1 誘導(dǎo)活性T 細胞的凋亡，發(fā)揮免疫調(diào)控的作用。因此，MSC-exos 主要是通過調(diào)節(jié) CD73、galectin-1 等相關(guān)因子的表達，進而影響細胞信號的傳導(dǎo)來誘導(dǎo)T 細胞凋亡，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用［16，43-45］（圖3）。

5 MSC-exos在T細胞介導(dǎo)疾病中的臨床應(yīng)用

Exos 具有如下特點［9-10，46-47］：①存在于所有體液中，含多種蛋白質(zhì)，能介導(dǎo)各種細胞通訊；②無增殖分化等細胞學特征并有結(jié)合型膜結(jié)構(gòu)包裹，可保持一定的生物穩(wěn)定性，半衰期長；③尺寸小，可直接進入細胞內(nèi)發(fā)揮作用，不易被滅活。因此，Exos 作為疾病診斷、預(yù)后評估的生物標志物及治療載體具有巨大的潛力，特別是在腫瘤診斷方面（表1）；而在T細胞介導(dǎo)的相關(guān)疾病中，MSC-exos 被認為是潛在的治療手段之一，前景廣闊，如表2。

表1 外泌體在腫瘤診斷中的應(yīng)用［48］Tab.1 Application of Exos in cancer diagnosis［48］

表2 MSC-exos在T細胞介導(dǎo)疾病中的療效Tab.2 Therapeutic effects of MSC-exos in T-cell-mediated diseases

6 總結(jié)與展望

綜上所述，MSC-exos 對T 細胞主要起免疫抑制作用（圖3），在多種T細胞介導(dǎo)的免疫疾病的治療中起到與MSC 類似的作用。而Exos 來源廣、提取方便、尺寸小、半衰期長、生物穩(wěn)定性好，是藥物和外源性核酸類物質(zhì)的天然載體［9-10，46-47］；且目前臨床應(yīng)用中，尚無相關(guān)不良反應(yīng)報道。因此，與存在穩(wěn)定性差、移植存活率低及安全性存疑等問題的MSC 相比，MSC-exos作為一種無細胞療法，在T細胞介導(dǎo)疾病中具有更廣闊的應(yīng)用前景［56-57］。

當然，MSC-exos 的后續(xù)研究中還有許多問題需要解決；例如：分離方法的不統(tǒng)一、耗時長、轉(zhuǎn)化率低、純度低等缺點需要改善；MSC-exos 在信號傳遞、細胞吸收等方面的作用機制尚未完全明確；臨床應(yīng)用的方式、劑量及儲存方法還需進一步研究等［58-59］。只有解決了上述問題，才有可能實現(xiàn)MSC-exos 在臨床上的大規(guī)模應(yīng)用。