外泌體與變應性鼻炎的相關(guān)研究進展

段昌宇，張?zhí)旌?/p>

作者單位：哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科，黑龍江 哈爾濱 150001

我國成人變應性鼻炎的發(fā)病率為8.7%～24.1%，其中主要鼻部癥狀依次為：噴嚏91.1%，流涕64.5%，鼻癢64.3%和鼻堵57.7%［1］，而兒童變應性鼻炎的發(fā)病率為10.8%［2］，總體而言，變應性鼻炎發(fā)病率較高。然而變應性鼻炎目前尚不能徹底治愈，只能通過規(guī)范化的綜合治療，預防和控制病人的臨床癥狀。變應性鼻炎不僅影響著人們的健康，還影響著病人的心理健康［3］。變應性鼻炎，由IgE介導的Ⅰ型變態(tài)反應，涉及多種細胞因子、免疫細胞、黏附分子等的相互作用。外泌體是細胞內(nèi)的腔內(nèi)小泡與細胞膜融合并釋放細胞外形成的，近年來發(fā)現(xiàn)外泌體與多種疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，如腫瘤［4］、感染［5］、自身免疫性疾病［6］、心血管疾病［7］等。其中外泌體也參與變應性鼻炎的病理過程［8］。

1 外泌體的概述

早在1987年，Johnstone等［9］發(fā)現(xiàn)在培育綿羊網(wǎng)織紅細胞的過程中會產(chǎn)生一種內(nèi)含蛋白質(zhì)的囊泡，即外泌體。外泌體是通過晚期核內(nèi)體的多囊體與細胞膜融合后釋放到細胞外形成的長徑在40～100 nm的盤狀囊泡［10］。外泌體的分泌和運輸會受到多種機制的調(diào)控，其中膜聯(lián)蛋白［11］、Rab27［12］、整合素［13］、跨膜四超家族CD9［14］可能是其主要的調(diào)控機制。另外在之后的研究中證實這種囊泡也普遍存在于其他生物的網(wǎng)織紅細胞［15］，同時之后的研究證實多種細胞均能分泌外泌體，包括腫瘤細胞［4］、心肌細胞［7］、上皮細胞［8］等，而且在唾液［16］、尿液［17］、血液［18］等體液中均發(fā)現(xiàn)外泌體。可見外泌體的存在具有普遍性，且在人體的病理生理過程中起重要作用。

2 外泌體在變態(tài)反應過程中的相關(guān)研究

在機體受到變應原的刺激后，體內(nèi)的初始T細胞向輔助型T細胞2（Th2）分化，同時Th2細胞產(chǎn)生多種細胞因子，促進過敏反應。在許多對于T細胞的研究中發(fā)現(xiàn)，多種外泌體參與了免疫炎癥反應。蠕蟲在引起宿主產(chǎn)生過敏反應的過程中，T細胞分泌的外泌體被證實能夠下調(diào)炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，同時蠕蟲分泌的含有微RNA（miRNA）的外泌體，能夠進入宿主的免疫細胞內(nèi)，進而促進T細胞的增值分化［19］。盡管具體機制有待進一步探究，攜帶基因的外泌體在對免疫細胞具有明顯調(diào)控作用。而Song等［20］在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，外源性的外泌體通過抑制CD4+T細胞中Th2型轉(zhuǎn)錄因子GATA結(jié)合蛋白3，誘導CD4+T細胞表達叉頭蛋白-3和轉(zhuǎn)化生長因子-β，抑制受體的炎癥反應，減輕炎癥損傷。而肥大細胞來源的外泌體能促進原始CD4+T細胞向Th2細胞的分化，實驗發(fā)現(xiàn)肥大細胞來源的外泌體與原始CD4+T細胞共育后，Th2細胞比例超過28%，約為對照組的2倍［21］。而在另一項小鼠實驗中發(fā)現(xiàn)，在塵螨致敏后，肺組織中有85種外泌體miRNA表達具有差異性，同時Th2細胞因子的表達也會上調(diào)［22］。Gao等［23］發(fā)現(xiàn)膿毒癥小鼠血液的外泌體可以誘導Th2細胞分化；此外，這些外泌體還能顯著促進T淋巴細胞的增殖和遷移。總之，在T細胞生成多種細胞因子調(diào)節(jié)炎癥反應過程中，會有多種外泌體參與調(diào)節(jié)T細胞的增殖、分化及細胞因子的釋放，而當調(diào)節(jié)失衡時，機體就可能會產(chǎn)生病理損害。

在Th2類細胞因子的作用下，漿細胞向B細胞分化，產(chǎn)生的IgE與肥大細胞和嗜堿性粒細胞結(jié)合，當再次接觸變應原時，肥大細胞和嗜堿性粒細胞就會釋放多種炎癥介質(zhì)，引起病理改變。肥大細胞表面的IgE型受體不僅能結(jié)合IgE，介導炎癥介質(zhì)釋放，同時在結(jié)合協(xié)同刺激和黏附分子、脂質(zhì)介質(zhì)、特異性蛋白酶后能釋放外泌體［24］。以往的研究發(fā)現(xiàn)，肥大細胞來源的外泌體不僅能被其他肥大細胞攝取，還能被CD34細胞攝?。?5］。這提示外泌體參與了細胞間通訊，肥大細胞分泌的外泌體，成為免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡的關(guān)鍵組成部分。而其具體的分子機制還在研究中。Liang等［26］對肥大細胞和外泌體中的關(guān)鍵基因和途徑進行了全面的研究，并確定趨化因子受體1（CCR1）是肥大細胞來源的外泌體中的一個中樞基因。同時被轉(zhuǎn)化生長因子β-1修飾的肥大細胞來源的外泌體，能被保留在細胞內(nèi)間隔中，使細胞信號傳遞時間延長［27］。Yin等［28］的研究發(fā)現(xiàn)肥大細胞來源的細胞外小泡被上皮細胞攝取后介導了上皮細胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)變的誘導，這是通過誘導蛋白磷酸化級聯(lián)反應來觸發(fā)的。另外肥大細胞的生物活性同時受到其他不同外泌體體的調(diào)節(jié)。Cho等［29］發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)干細胞來源的外泌體能夠降低過敏小鼠模型中血清IgE水平、血中嗜堿粒細胞數(shù)量以及炎癥反應中的肥大細胞，從而減輕病理癥狀。

在變應性鼻炎的變態(tài)反應過程中，多種炎性因子、補體以及免疫細胞參與調(diào)節(jié)過程，其中外泌體作為一種運輸囊泡，直接或間接地參與免疫調(diào)控。而目前對于外泌體在變態(tài)反應中的研究，主要是關(guān)于T淋巴細胞及肥大細胞的研究，證實外泌體介導了免疫細胞活化或抑制，然而外泌體作為一種運輸工具，具體具有調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)需要進一步探索，同時具體調(diào)節(jié)途徑及方法還有待更多的實驗來完善。

3 外泌體與變應性鼻炎的相關(guān)研究

外泌體作為細胞間信息傳遞的重要介質(zhì)，同時參與變應性鼻炎的發(fā)生發(fā)展的過程中。在變應性鼻炎病人的鼻腔黏液中分離出許多攜帶miRNA的外泌體，與正常人相比，有35種外泌體miRNA具有差異性［8］。Qiu等［30］的研究發(fā)現(xiàn)變應性鼻炎病人鼻黏膜上皮細胞中的外泌體能攜帶外源性過敏原，樹突狀細胞攝取這些外泌體后可促進抗原特異性CD8+T細胞的分化，而抗原特異性CD8+T細胞在變應性鼻炎的發(fā)病機制中起重要作用。同時，由呼吸道上皮細胞產(chǎn)生的攜帶miRNA-146a的外泌體在變應性鼻炎小鼠模型的表達明顯低于正常對照組，并且miRNA-146a可通過上調(diào)單核細胞中白細胞介素-10的表達，繼而抑制CD4+效應T細胞的活性和Th2的極化，從而抑制小鼠鼻黏膜的變態(tài)反應［31］。另外，骨髓間充質(zhì)干細胞來源的外泌體通過miRNA-146a-5p改善由2型固有淋巴細胞主導的過敏性氣道炎癥，抑制了炎癥細胞浸潤及黏液產(chǎn)生［32］。Zhu等［33］發(fā)現(xiàn)長鏈非編碼RNA Gas5（LncGAS5）在變應性鼻炎病人鼻黏膜上皮細胞分泌的外泌體中表達上調(diào)，而LncGAS5通過抑制轉(zhuǎn)錄因子T-bet和組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶2的表達促進Th2細胞的分化。在變應性鼻炎的發(fā)病過程中，攜帶多種調(diào)節(jié)基因的外泌體，成為調(diào)控過敏反應的重要因子。而當這些外泌體異常分泌時，引起過度的炎癥反應反而會造成機體損傷。眾多研究表明，外泌體介導人變應性鼻炎的固有免疫及免疫監(jiān)視，通過對外泌體的研究，能更加明確變應性鼻炎的免疫病理生理過程。甚至具有免疫抑制功能的外泌體能為我們研究變應性鼻炎的治療提供新的思路。

4 外泌體在疾病治療中的應用

外泌體作為一種納米級的小分子囊泡，其在細胞間穿梭的功能使其作為疾病治療的載體成為可能。通過在外泌體的外表面增加靶向分子，可以獲得靶向性外泌體，與普通外泌體相比，靶細胞能夠攝取更多的靶向性外泌體［34］。腺病毒（adeno-associated virus，AAV）可以與外泌體結(jié)合形成腺病毒外泌體復合載體（Exo-AAV），并且與標準AAV相比，Exo-AAV對中和抗AAV抗體的抵抗力更強［35］；而Was-smer等［36］直接將攜帶有目的基因的Exo-AAV注射至小鼠病變處，目的基因能到達病變深處。Alvarez-Erviti等［37］則證明了靜脈注射的攜帶小干擾RNA（siRNA）的外泌體能夠通過血腦屏障，到達顱內(nèi)的靶細胞內(nèi)。由于機體自身的免疫保護作用，外源性的核酸很容易被體液免疫及細胞免疫破壞，而外泌體作為一種運輸載體，使許多基因治療方法成為可能，同時外泌體的膜是由脂質(zhì)雙層膜構(gòu)成，其良好的穿透性，使其作為載體能穿過多種生物膜，將藥物送至靶細胞，實現(xiàn)高效、精準的治療。另外間充質(zhì)干細胞來源的外泌體能夠減輕小鼠高氧所致的支氣管肺發(fā)育不良，減少纖維化和肺血管重塑，其主要是通過調(diào)節(jié)巨噬細胞來減輕免疫和炎癥反應［38］。在腫瘤治療方面，外泌體也能攜帶化療藥物或細胞凋亡誘導劑靶向運輸至腫瘤細胞，提高靶細胞的藥物濃度，提高療效［34，39］。Nocera等［40］的研究證實外源性外泌體能在鼻黏膜上皮細胞間轉(zhuǎn)移并運送其所攜帶的p-糖蛋白?？梢娎谕饷隗w進行鼻腔黏膜慢性炎癥的治療也是具有可行性?？傊?，基于目前的研究，通過外泌體表面的靶向分子，利用這些囊泡傳遞基因和合成藥物來治療慢性炎癥疾病或腫瘤具有可行性。同時結(jié)合目前變應性鼻炎與外泌體的試驗研究，利用自身調(diào)控外泌體抑或外源性攜帶藥物的外泌體來徹底治療變應性鼻炎同樣具有可行性。這些都需要更進一步的基礎(chǔ)實驗數(shù)據(jù)來證實。

5 總結(jié)

總之，外泌體作為一種體內(nèi)信息運送的載體，能攜帶核酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)以及外泌體的靶向運輸及其可穿過生物屏障等特點，使人們對其在各種疾病中扮演的角色和在治療中的價值產(chǎn)生了極大的興趣，關(guān)于外泌體在腫瘤、炎癥、各種慢性病的發(fā)病機制及治療前景方面的研究迅速發(fā)展。而不同的外泌體在變應性鼻炎病理過程中的炎癥反應，細胞增殖分化、抗原呈遞等方面有明顯的促進及抑制的雙重作用。外泌體作為一種治療方案也在多種疾病中開展。隨著進一步研究，通過外泌體攜帶特異性治療藥物或基因，以鼻用噴劑的方式作用于鼻黏膜，可能成為治療變應性鼻炎的一種簡便有效的治療方案。然而，目前關(guān)于外泌體在變應性鼻炎發(fā)病機制中的研究較少，在變應性鼻炎中具有特應性的外泌體也較少，而且在變應性鼻炎的治療的研究中，還需要考慮其他細胞外囊泡的作用，而且外源性的藥物或基因是否還會有其他未發(fā)現(xiàn)的副作用，目前也尚不清楚，缺乏更多相關(guān)試驗的支持，同時需要更簡單的條件來保存外泌體。外泌體作為治療的一種手段的研究還需要更多的實驗數(shù)據(jù)來證實。因此未來還需要對外泌體本身的產(chǎn)生、釋放、運輸以及外泌體在變應性鼻炎中的作用進行更深入的研究。其中能調(diào)節(jié)肥大細胞以及分泌黏蛋白的上皮組織的外泌體可能是研究變應性鼻炎的重點，同時間充質(zhì)干細胞來源的外泌體在變應性鼻炎的治療研究中具有較好的前景。隨著分離、提純、觀察、保存外泌體的技術(shù)的不斷發(fā)展，外泌體在生物體中的功能也會逐步被明確，在治療中的應用也會更加成熟。