葉寧珍,趙紹杰,王高瑩,姚婷婷,張 婷
南京醫(yī)科大學附屬無錫婦幼保健院產科,江蘇 無錫 214002
外泌體是一種大小為40~100 nm 的由細胞向外分泌的囊泡。最早由Johnstone 于1983 年發(fā)現。他們認為,在綿羊網織紅細胞成熟過程中,轉鐵蛋白受體釋放到細胞外空間的過程與這種小囊泡有關[1]。1989 年,約翰斯頓將這種功能性囊泡定義為外泌體。起初認為其只是細胞分泌的廢物,而近幾年對于外泌體的研究發(fā)現,其在細胞間通訊交流方面發(fā)揮著重要作用,參與著人體多種病理生理過程。因此對于外泌體的機制研究受到越來越多學者的關注。外泌體內含多種mRNA、miRNA、其他非編碼RNA(ncRNA)以及蛋白質。而不同來源的外泌體囊泡內所包含的物質有所差別,特別是循環(huán)中的miRNA 表達水平在不同生理條件下會發(fā)生變化。并且疾病患者和健康人體內外泌體miRNA 的數量和組成也存在差異。研究表明miRNA可穩(wěn)定存在于體液中,包括唾液、尿液、卵泡液和血液[2]。因此,外泌體miRNA 顯示了其作為非侵入性生物標志物預示疾病狀態(tài)的潛力。本文主要對外泌體miRNA在部分婦產科疾病方面的診治研究進展做一綜述。
外泌體的形成過程,首先是細胞膜向內吞形成多囊泡體(multivesicular body,MVB),其中部分MVB與溶酶體融合而被溶酶體降解;還有部分MVB則通過肌動蛋白以及細胞骨架傳遞至細胞膜,并與質膜融合后向外分泌形成外泌體[3]。外泌體可以分泌至多種體液中并由磷脂雙分子層保護,外泌體內含有的核酸、蛋白質不易被降解。因此體液檢測的外泌體可以在一定程度上與母細胞分泌的含量等同。外泌體可以由人體多種細胞分泌,如T細胞、B細胞、自然殺傷(NK)細胞等[4]。并且不同細胞產生的外泌體有特定的核酸及蛋白質,這就表明細胞內的物質是被分選入外泌體中,而不是隨機進入的。一項實驗研究顯示,KRAS 突變可以導致磷脂酸酶的表達受到抑制,從而使得特定的miRNA在細胞內積聚[5]。不同細胞的分泌物質具有特異性,這也就為通過檢測體液中外泌體的變化而監(jiān)測某種疾病的發(fā)生發(fā)展提供了可能。外泌體除了輔助檢測某種疾病外還在疾病治療方面有一定潛力。外泌體作為一種囊泡物質,在細胞通訊方面有著重要作用,參與組織再生、免疫調控、腫瘤的形成以及耐藥。由于外泌體是由人體自身細胞所分泌的一種天然物質,因此人體對于其觸發(fā)的免疫應答反應也較弱。外泌體可以靶向作用于細胞,并且由于磷脂雙分子層的運輸,使得其能與靶細胞進行良好的融合,從而在細胞內發(fā)揮作用[6]。正是由于這些優(yōu)勢,外泌體可能有治療婦產科疾病的潛力。
miRNA 是一類大小為17~24 個核苷酸、內源性非編碼單鏈小RNA。其通過與靶mRNA 的3′端非翻譯區(qū)(UTR)或開放閱讀框(ORF)區(qū)域結合來抑制蛋白質的合成從而介導轉錄后基因沉默[7]。循環(huán)中的miRNA 可來源于多種途徑:①活細胞的主動分泌。包括外泌體、微泡、AGO 蛋白2(argonaute protein 2)核糖蛋白結合形成的復合體等形式。研究認為這3 種形式中,以外泌體居多[8]。②壞死及凋亡細胞形成的凋亡小體。細胞凋亡后胞質內的物質就會釋放至體液內[9]。循環(huán)中的miRNA 已經被證實參與多種生物學活動,包括細胞增殖、細胞分化、細胞遷移[10]。幾乎所有細胞都可以分泌miRNA,但研究表明,不同疾病,細胞來源的miRNA 具有明顯的差異性表達[11]。如Yin等[12]研究發(fā)現在肝細胞肝癌患者中,肝癌細胞外泌體miR-146a-5p 的分泌明顯上調,提出可能是由于轉錄因子Sal樣蛋白-4上調肝癌細胞外泌體miR-146a-5p 的分泌,造成腫瘤微環(huán)境的改變導致肝癌發(fā)生。Liu 等[13]在對胃癌患者的研究中發(fā)現,miRNA451 在胃癌組織中的表達明顯減少,而在癌旁組織浸潤的T 細胞以及外泌體中表達明顯增加,表明胃癌患者中胃癌細胞來源的外泌體miRNA451明顯增加。上述研究均表明miRNA的差異性表達在非侵襲性疾病診斷中的潛在價值。
PCOS 是一種最常見的婦科內分泌疾病之一。在臨床上以雄激素過高的臨床或者生化表現,持續(xù)無排卵、卵巢多囊改變?yōu)樘卣鳎0橛幸葝u素抵抗和肥胖。其病因至今尚未闡明,目前研究認為,某些遺傳基因與環(huán)境因素相互作用可能造成此病的發(fā)生。卵巢不排卵是PCOS最顯著的病理特征。在卵泡細胞成熟過程中,卵泡液微環(huán)境起著至關重要的作用。卵泡液內的外泌體miRNA 參與卵泡細胞之間的信息傳遞,參與優(yōu)勢卵泡的生成。Hu等[14]研究發(fā)現PCOS 患者與對照組相比,miR-6087、miR-199a-5p、miR-143-3p、miR-483-5p有明顯上調,miR-23b-3p和miR-200a-3p則存在著明顯下調。通路分析發(fā)現,這些miRNA 參與氨基酸的生物合成、糖胺聚糖生物合成、碳代謝等多種人體生理過程。miRNA 的微量變化導致卵泡細胞的微環(huán)境發(fā)生變化,可能使得優(yōu)勢卵泡生成障礙而導致PCOS 的發(fā)生。因此其中部分miRNA具有成為PCOS疾病診斷以及治療生物標志物的潛能。此外,卵泡成熟還與卵巢顆粒細胞的作用密切相關。卵巢顆粒細胞上存在有卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone,FSH)以及黃體生成素(luteinzing hormone,LH)受體,因此一定數量的顆粒細胞有助于卵泡的發(fā)育成熟。近些年有學者通過研究間充質干細胞來源的外泌體發(fā)現,miR-332-3p通過作用于靶基因PDCD4可以促進PCOS 患者卵巢顆粒細胞的增生,抑制其凋亡[15]。因此增加患者體內miR-332-3p 的含量,有助于患者顆粒細胞的增生,從而促進卵泡細胞的成熟以及卵巢排卵。這一研究的發(fā)現為PCOS患者提供了一種新的靶向治療策略,并顯示了外泌體miRNA不僅可以作為標志物還可以作為靶向藥物來緩解PCOS患者的癥狀。
復發(fā)性流產是指與同一性伴侶發(fā)生3次及3次以上的自然流產。病因及發(fā)病機制復雜,且近年來發(fā)病率不斷上升,使其成為重要的產科問題。受精卵著床主要經過3個步驟:定位、黏附以及侵入。其中受精卵的侵入主要是滋養(yǎng)細胞穿透侵入子宮內膜、子宮肌層及血管的一個過程。滋養(yǎng)細胞具有增殖、分化、遷移、侵襲并且參與子宮螺旋動脈重塑的能力。而復發(fā)性流產發(fā)生的重要病理生理機制包括胎盤早期著床過淺、滋養(yǎng)細胞遷移與侵襲能力受損、胎盤微血管形成障礙等。近年外泌體研究發(fā)現,外泌體miRNA 在胚胎植入時扮演了重要角色,對胚胎的發(fā)育、子宮內膜上皮細胞的分泌、基質細胞的分化均存在著調控作用。其中間充質干細胞來源的外泌體與滋養(yǎng)細胞遷徙及侵襲能力密切相關。間充質干細胞可分泌外泌體作用于滋養(yǎng)細胞,促使其分泌基質金屬蛋白酶(matrx metalloproteinase,MMP),而MMP 分泌增加可以增加滋養(yǎng)細胞的侵襲性[16]。因此當miRNA 表達異常時可能導致滋養(yǎng)細胞侵襲不足,從而導致復發(fā)性流產的發(fā)生。Qin等[17]研究證實,與對照組相比,復發(fā)性流產患者體內的miR-146b-5p 明顯上調,而miR-146b-5p可通過作用于MMP-6從而降低滋養(yǎng)細胞的侵襲性,導致復發(fā)性流產的發(fā)生。凌鐘慧等[18]進行血漿外泌體測序中發(fā)現,與正常妊娠人群相比,復發(fā)性流產患者血漿外泌體中的miRNA表達譜有明顯改變,其中復發(fā)性流產患者血漿中存在著13個miRNA表達上調以及11個miRNA表達下調。而這些miRNA通過參與滋養(yǎng)細胞侵襲能力的調控、細胞周期蛋白依賴性激酶的表達以及脂代謝、蛋白質合成等多種生理過程,影響著妊娠早期的胚胎著床[19]。
子宮內膜異位癥是指正常覆蓋在子宮腔表面的內膜在宮腔以外的部位種植生長,是一種激素依賴性疾病。異位的子宮內膜來源至今尚未闡明。子宮內膜異位癥的發(fā)生與細胞增殖、運動、遷移、組織血管生成以及炎癥反應密切相關。近期研究發(fā)現子宮內膜異位癥的發(fā)生與患者自身免疫紊亂密切相關,通過改變免疫細胞的功能,增加子宮內膜異位癥患者腹膜腔、子宮內膜以及血液中的炎癥因子水平,抑制凋亡通路從而促進子宮內膜異位癥的細胞增殖。Chen 等[20]在對子宮內膜癌患者的腹水進行研究時發(fā)現重癥子宮內膜異位癥患者腹水中存在多種免疫細胞、趨化因子以及外泌體miRNA的改變。而其中介導參與炎癥反應發(fā)生以及T細胞免疫應答的外泌體miR-451a 被證明明顯上調[21]。腹腔液中免疫相關細胞及因子的明顯改變顯示了子宮內膜異位癥可能與腹腔微環(huán)境的免疫抑制過度激活有關。子宮內膜異位癥患者的組織病理中證實存在細胞增殖。而外泌體miR-22-3p、miR-320a可以通過PI3K/Akt 通路參與調節(jié)細胞的增殖。這就顯示了外泌體miRNA可能通過促進組織細胞增殖這一途徑從而參與子宮內膜異位癥的病理改變[22]。子宮內膜異位癥的診斷金標準是腹腔鏡,但是子宮內膜異位癥的癥狀大多是非特異性的,一些有相關盆腔痛或者不孕癥狀的非子宮內膜異位癥患者也被進行腹腔鏡探查。因此迫切需要尋找血液或者尿液中含量穩(wěn)定的物質,作為非侵襲性的診斷標志物。外泌體作為一種在體液中含量相對穩(wěn)定的物質,可能成為此種疾病的診斷標志物。子宮內膜異位癥患者血漿的外泌體研究證實外泌體miR-22-3p、miR-320a 在患者血漿中明顯上調,并且兩者可以作為高效診斷子宮內膜異位癥的生物標志物。子宮內膜異位癥患者盆腔疼痛、不孕等臨床癥狀與組織纖維化有著密切關系[23]。Wu等[24]研究顯示外泌體miR-214 可以通過影響結締組織生長因子(connective tissue growth factor,CTGF)的表達從而參與子宮內膜異位癥患者組織纖維化的改變,增加患者體內miR-214 含量從而減少CTGF的表達以緩解患者的臨床癥狀,這為子宮內膜異位癥的治療提供了一種新方法。
卵巢腫瘤是常見的婦科腫瘤,可發(fā)生于任何年齡。其中惡性腫瘤早期病變不易被發(fā)現,晚期病例又缺乏有效的治療手段,導致其病死率居婦科惡性腫瘤首位。如今卵巢癌的主要診斷方法有血清CA125 診斷和影像學診斷,但是其特異性和敏感性都較低。因此尋找早期診斷的方法至關重要,有助于提高疾病預后。Pan 等[25]研究發(fā)現,在卵巢上皮性惡性腫瘤患者中,血漿外泌體miR-200b的表達水平是正常人的5倍,因此miR-200b可以與CA125聯(lián)合,提高卵巢癌的診斷敏感性和特異性。而Kim等[26]在對漿液性卵巢癌患者的血漿進行外泌體檢測時認為miR-200b 的表達過低而不利于作為診斷標志物。他們在患者血漿中找到另一種外泌體miR145,發(fā)現其在血漿中過表達,對診斷卵巢癌有著極高的敏感性,因此miR145有希望作為一個潛在的卵巢癌生物標志物。外泌體不僅可以作為生物標志物,還通過參與改變免疫微環(huán)境從而導致腫瘤的發(fā)生。Zhou等[27]研究發(fā)現,腫瘤相關巨噬細胞分泌miR-29a-3p以及miR-21-5p作用于T淋巴細胞,使得卵巢癌組織中調節(jié)性T淋巴細胞(Treg)/輔助性T淋巴細胞(Th17)比例明顯升高,導致T細胞失衡,從而造成了微環(huán)境的免疫抑制,最終促進卵巢上皮性惡性腫瘤的發(fā)生。因此通過抑制miR-29a-3p 以及miR-21-5p的分泌,阻斷腫瘤相關巨噬細胞以及T淋巴細胞之間的相互作用也許可以為治療卵巢上皮性腫瘤提供一條新思路。
近些年,因miRNA在體液中的狀態(tài)較為穩(wěn)定以及檢測技術較為成熟,使得外泌體miRNA逐漸成為醫(yī)學研究的熱點。miRNA參與疾病的發(fā)生與發(fā)展,并且患者與正常人的濃度有明顯差異。因此越來越多的研究探索其作為疾病診斷標志物以及治療靶標的可能性,然而由于多種人體細胞都可以分泌外泌體,因此尚未有較好的方法去區(qū)別體液中的外泌體是來自哪種細胞,這也就可能存在多種疾病都可以導致某一特定的外泌體升高,干擾疾病的診斷。因此體液中外泌體的具體來源以及對疾病發(fā)生的作用機制有待于更進一步研究。