外泌体与病原互作的研究进展.pdf
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1、福建畜牧兽医第 45 卷第 4 期2023 年外泌体与病原互作的研究进展魏祥端王全溪*福建农林大学动物科学学院渊蜂学学院冤福州 350002摘要外泌体是由细胞产生并胞吐到胞外的纳米级颗粒袁能够传递蛋白质尧脂质和核酸等生物活性大分子袁在细胞间信息传递中起着重要作用遥 近年来越来越多研究表明袁外泌体在各感染性疾病中有传播感染物质的作用袁也有诱导免疫反应和治疗作用遥 本文就外泌体在病原感染疾病中的作用进行综述袁为后续进一步研究提供依据遥关键词外泌体病毒细菌研究进展文献标识码院A文章编号院1003-4331渊2023冤04-0059-04Research progress on the interac
2、tion between exosomes and pathogensWei Xiangduan Wang Quanxi*渊College of Animal Science(College of Bee Science),Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002冤Abstract Exosomes are nanoscale particles produced by cells and exocytosis to extracellular space,exosomes can transmit bioactivema
3、cromolecules which are proteins,lipids and nucleic acids,and play an important role in intercellular information transmission.Inrecent years,more and more studies have shown that exosomes play a role in spreading infectious substances in various infectious dis鄄eases,as well as inducing immune respon
4、se and treatment.This article reviews the role of exosomes in pathogenic infectious diseasesand provides a basis for further research.Key words Exosome Virus Bacteria Research progress1外泌体概述1.1外泌体简介外泌体渊Exosomes冤作为细胞外囊泡的一种袁与其它类型的细胞外囊泡相比袁外泌体在大小尧生物合成以及内含物上存在不同1遥 外泌体最早由 Pan B T 等2在体外研究绵羊网织红细胞向成熟红细胞分化时袁
5、在细胞上清中分离得到的一种细胞外膜性小囊泡袁 并于 1987 年由加拿大学者Johnstone R M 等3创造了野Exosome冶一词遥 2007 年袁Valadi H 等4提出外泌体中含有的 mRNA 和 miRNA可以传递给另一个细胞袁从此袁对外泌体的功能及其机制进行了广泛的研究遥1.2外泌体的产生外泌体是大多数细胞体内产生并通过胞吞胞吐的方式运输至体外的一种纳米级颗粒直径在 30100 nm 的细胞外囊泡袁外部包裹着双层单位膜袁内含许多活性调节物质和刺激分子袁包括蛋白质尧mRNA尧miRNA尧DNA 和酶等其它功能性分子遥 外泌体内部包含有特异性的核酸及蛋白等生物活性物质袁在细胞间传递
6、信息袁以此发挥出对靶细胞的调节作用5遥 因此袁细胞的病理生理状态能通过该细胞所排出的外泌体内含物袁 如 miRNA尧mRNA和蛋白质等各类生物活性物质所反映出来袁 这些物质在免疫应答尧蛋白质合成代谢尧信号传递尧对癌细胞的诊断等多个方面可以起关键作用遥因此袁对外泌体是一个值得深入研究的课题遥2外泌体与病原互作的研究进展2.1外泌体在病毒方面的研究在抗病毒领域袁由于抗病毒药物需要穿过细胞屏障袁 才能到达靶细胞进行结合发挥抗病毒的治疗作用袁 达到治疗病毒感染的效果遥因此袁外泌体作为细胞间信息沟通的载体以及跨膜转运治疗剂的纳米载体袁 对病毒的致病机制和抗病毒领域的研究具有重要意义袁 也有望在临床上针对
7、抗病毒治疗提供有效途径6遥2.1.1在乙肝病毒方面的作用外泌体与 HBV 在生物发生及细胞间转运的能力相似袁 并且两者可能具有相似的出芽与从细胞释放机制7遥 之前有研究表明病毒与外泌体的生物发生和释放相似8袁而且外泌体是由细胞释放的一种囊泡袁 表明外泌体可能被病毒野挟持冶袁从而携带病毒进行细胞交换遥 在 HBV相关外泌体的研究中也发现袁HBV 诱导的细胞外泌体中含有 HBV 成分9遥 Sukriti S 等10也发现在慢性HBV 患者血清中的外泌体内含有 HBV DNA遥 近年的研究表明11袁受 HBV 感染的肝细胞会释放含有HBV 成分的外泌体到周围健康细胞袁造成细胞的病毒感染遥综上所述袁外
8、泌体在 HBV 的感染尧复制等过程中起着重要作用遥基金项目院 福建省大学生创新训练项目渊S202210389023冤资助遥作者简介院魏祥端(2002-)袁男遥 动物医学专业袁研究方向院基础兽医学袁E-mail:遥*通信作者院王全溪(1978-)袁男遥 教授袁博士袁博士生导师袁研究方向院 宿主与病原互作袁E-mail:遥59福建畜牧兽医第 45 卷第 4 期2023 年在外泌体调节 HBV 感染免疫反应上袁外泌体在被分泌至细胞外后袁可作为细胞间传递信号的载体遥而被病毒感染后的细胞外泌体内会包含有病毒感染后细胞所产生的核酸尧蛋白质以及病毒本身的核酸尧蛋白质12-14袁然后将其传递到其受体细胞中遥
9、有研究表明 HBV 感染的肝细胞外泌体会促进单核细胞产生可以参与到 HBV 感染后炎症反应的 IL-615遥慕容容等16研究表明袁HBV 感染后的细胞外泌体与 M0期巨噬细胞一起培养后袁巨噬细胞内 IL-1茁尧TNF琢尧MCP-1 炎症因子的 mRNA 水平及蛋白质水平显著升高袁而这些炎症因子说明 HBV 感染的细胞外泌体可能引起了巨噬细胞向 M1 型分化遥 并通过高通量测序验证可能是 HBV 感染后细胞外泌体内的 miR-6824-3p 促进巨噬细胞分泌 IL-1茁尧TNF琢 与 MCP-1袁从而起到了抗病毒作用遥在外泌体调节 HBV 感染相关免疫反应中袁外泌体也可以通过诱导 NK 细胞尧T
10、 细胞以及其它细胞因子进行 HBV 感染的免疫反应遥 此外袁外泌体也可以参与到 HBV 感染的治疗中来17遥2.1.2在新冠病毒方面的作用新冠疫情暴发以来袁 也有多位学者对外泌体在 COVID-19 感染尧发病和传播机制等领域进行研究遥 Bansal S 等18在SARS-CoV-2 病毒感染的细胞外泌体中发现携带有病毒的 RNA尧N 蛋白尧S 蛋白等物质成分袁 表明外泌体会作为细胞间信息交流的载体工具袁 也会将所侵入机体的病毒蛋白质以及基因等成分传递进入其它正常的细胞袁使正常细胞受到病毒侵染袁使病毒在机体内扩散传播遥 此外袁外泌体蛋白 CD9 和 CD81 也会参与到外泌体与细胞质膜的融合袁
11、 加速病毒进入细胞19遥 外泌体还将转移 ACE2 至靶细胞上袁使细胞膜上 ACE2 水平升高袁促进 S 蛋白与细胞间的识别袁促使细胞与病毒进行黏附侵入20遥 综上所述袁外泌体在病毒的感染与扩散中有着重要作用遥外泌体在潜伏期和非严重期可以引起特异性抗病毒反应21遥 外泌体在肺上皮细胞与肺泡巨噬细胞之间的细胞通讯中充当信息载体遥 将有关的病毒抗原和肺自身抗原传递给巨噬细胞袁使其极化袁并进行抗原提呈起到活化其它免疫细胞的作用22遥 由 B 细胞分泌释放的外泌体袁也可激活 T 细胞引发适应性免疫反应遥病毒 RNA 片段也会通过刺激下丘脑神经干袁 使大量外泌体携带 piRNA 被释放袁 诱导病毒基因和
12、基因间沉默袁 使病毒复制减少袁 达到抗病毒作用遥此外袁由于间充质干细胞渊MSC冤内没有 ACE2袁对 SARS-CoV-2 病毒可能存在天然的免疫功能遥 因此袁由 MSC 释放的外泌体可能可以对感染细胞内病毒的复制起抑制作用袁 并减少外泌体携带病毒颗粒分泌释放23遥 崔诗雨等21研究表明袁被新冠病毒感染机体中的外泌体会参与介导病毒感染和传播到健康细胞袁并协助病毒逃避机体免疫袁同时袁外泌体也作为细胞间的信息载体袁起免疫激活作用袁促进机体产生免疫反应袁抵抗尧抑制病毒的侵染遥自 2013 年 Li J 等24发现 T 细胞所释放出的外泌体能遏制人类免疫缺陷病毒 渊HIV冤的感染以来袁通过对外泌体对病
13、毒侵染以及抗病毒作用的研究袁已有越来越多实例证实了外泌体对病毒感染的抑制作用遥 Conzelmann C 等25研究发现唾液中分泌的外泌体能够抑制寨卡病毒的感染曰Gu X 等26研究发现脐带间充质干细胞渊hucMSC冤分泌的外泌体可通过激活 AMPK/mTOR 介导的自噬通路减轻柯萨奇病毒3渊CVB3冤所诱导的心肌炎袁从而达到利用脐带间充质干细胞分泌的外泌体治疗心肌炎的目的遥可见袁外泌体对病毒作用及抗病毒作用的研究仍有很大的研究探索空间遥2.2外泌体在细菌方面的研究虽然对外泌体的大部分研究在于病毒尧肿瘤领域袁但近年来的研究也表明袁外泌体在细菌感染的过程中也有存在袁也能起到抗感染作用遥幽门螺杆菌
14、渊Hp冤感染会造成多种胃肠道疾病如消化性溃疡尧慢性胃炎甚至胃癌等袁还与多种胃肠道外疾病相关27遥 而外泌体作为细胞间信息载体与传递媒介袁会影响多种细胞的生理活动调控袁从而影响 Hp 在机体的感染与致病遥 Wang J 等28研究表明袁被 Hp 感染的巨噬细胞外泌体中 miRNA-155 含量显著升高袁 说明巨噬细胞摄入内化了含有 miRNA-155 的外泌体后袁 巨噬细胞内多种与炎症相关因子的表达受到调控袁IL-6尧IL-23尧TNF-琢尧CD81尧CD40尧CD63 及 MHC-I 等因子的表达上调袁NF-资B尧MyD88的表达下调袁以此调节 Hp 感染引起的炎症反应袁并通过其调节巨噬细胞被
15、 Hp 侵染后发生的免疫反应袁其中外泌体 miRNA-155 便作为负调节剂参与到该反应中遥此外袁有研究表明胃黏膜细胞与血浆在被Hp 感染后分泌释放的外泌体中 miRNA-25 含量会升高袁并通过一系列机制促进 VEC 损伤遥另外袁也有研究发现外周血单核细胞分泌的外泌体中 miRNA-25-2p 的表达与冠心病严重程度有关遥综上可见袁Hp诱导产生的外泌体可以参与到免疫调节尧 细胞损伤等病理生理过程袁 从而调节 Hp 导致疾病的发生与60福建畜牧兽医第 45 卷第 4 期2023 年发展遥段洁等29研究表明袁外泌体在幽门螺杆菌的感染中起着各方面的作用袁 外泌体在 Hp 感染诱导后通过包裹生物活性
16、分子袁 在机体 Hp 感染中发挥重要作用袁因此袁通过对外泌体作用的研究袁有助于对Hp 感染的预防与治疗遥3展望外泌体可以由各类型细胞分泌释放袁并对 miR鄄NA尧mRNA尧蛋白质等多种生物活性物质进行转运袁在细胞间的物质运输尧 信息交流起着十分重要的作用遥 近年来袁外泌体研究领域是十分热门的袁有许多学者进行深入研究遥 外泌体与病毒尧肿瘤尧细菌等多种原因导致的疾病密切相关袁 外泌体在各感染疾病中不仅会作为微生物致病感染传播的工具袁 也会作为机体用于对抗感染的免疫反应的调节工具和治疗手段遥 本文以三种病毒性尧细菌性疾病为例袁介绍外泌体的部分作用机制及功能袁 验证了外泌体在各疾病领域的诊断尧预防尧治
17、疗潜力袁说明对外泌体仍有广大的研究前景袁 以后的方向是对各疾病进行深入的研究遥参考文献院1 丁军,付子琳,俊豪,等.乳源外泌体研究进展J.畜牧兽医学报,2022,53(4):1019-1029.2Pan B T,Johnstone R M.Fate of the transferrin receptorduring maturation of sheep reticulocytes in vitro:selectiveexternalization of the receptorJ.Cell,1983,33(3):967-978.3 Johnstone R M,Adam M,Hammond J
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