細胞外囊泡研究新進展

1、中國組織工程研究第21卷第4期2017–02–08出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchFebruary82017Vol.21No.4ISSN20954344CN211581RCODEN:ZLKHAH621綜述www.CRTER.g王琎，女，1989年生，漢族，河南省人，碩士。通訊作者：陳建英，主任醫(yī)師，碩士生導師，廣東醫(yī)科大學附屬醫(yī)院心內三區(qū)，廣東省湛江市524001中圖分類號:R394

2、.2文獻標識碼:A文章編號:20954344(2017)040062106稿件接受：20161126WangJinMasterGraduateSchoolofGuangdongMedicalUniversityZhanjiang524001GuangdongProvinceChinaCrespondingauth:ChenJianyingChiefphysicianMaster’ssupervisThirdDepartmentofCar

3、diologyAffiliatedHospitalofGuangdongMedicalUniversityZhanjiang524001GuangdongProvinceChina細胞外囊泡研究新進展王琎1，陳建英2(1廣東醫(yī)科大學研究生院，廣東省湛江市524001；2廣東醫(yī)科大學附屬醫(yī)院心內三區(qū)，廣東省湛江市524001)引用本文：王琎，陳建英.細胞外囊泡研究新進展[J].中國組織工程研究，2017，21(4):621626.DOI:

4、10.3969j.issn.20954344.2017.04.022CID:0000000344943898(王琎)文章快速閱讀：文題釋義：細胞外囊泡：是由脂質雙分子層包繞形成的球狀膜性囊泡，是細胞自發(fā)或在一定條件下釋放出的一種亞細胞成份，實質上是一組納米級顆粒，近年來學界研究的熱點，包括外泌體、膜微粒及微囊泡等。自噬：這是發(fā)生在細胞代謝過程以清除代謝廢物或維持細胞器更新的一種現(xiàn)象，其過程如下：首先細胞的一些成分將部分細胞質和(或)細胞

5、內需降解的細胞器、蛋白質等成分包裹起來形成自噬體，接著自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體，降解其所包裹的內容物，目前研究發(fā)現(xiàn)自噬在機體的生理和病理過程中均能見到。摘要背景：細胞外囊泡是細胞旁分泌產(chǎn)生的一種亞細胞成分，近年來學界研究的熱點——外泌體、膜微粒及微囊泡等均在其范疇。目的：就細胞外囊泡定義分類、形成釋放過程、分離鑒定方法、生物學意義及其在臨床疾病和生物醫(yī)學研究中應用等方面的最新進展作一綜述。方法：由第一作者在PubMed、CNKI

6、等數(shù)據(jù)庫中進行文獻檢索，關鍵詞為”ExtracellularVesicles，exosome，microvesicle，microparticle”及“細胞外囊泡、外泌體、微囊泡、膜微粒”。檢索時間為2006年7月至2016年8月。結果與結論：共納入44篇文獻。幾乎所有的細胞都能產(chǎn)生細胞外囊泡，其中含有脂質、蛋白質、核酸(DNA、mRNA及micrNA、lncRNA、circRNA等noncodingRNA)等多種母細胞來源的生物活性成

7、份，這些信息物質包裹在囊泡中或攜帶于膜上。他們參與炎癥免疫反應、細胞間信號通訊、細胞存活與凋亡、血管新生、血栓形成、自噬等，在生理狀態(tài)維持及疾病的進程中發(fā)揮重要作用。特定類型的細胞外囊泡有望成為輔助疾病診斷及預后判斷的新分子標記物；在抗腫瘤治療、再生醫(yī)學、免疫調節(jié)等方面也有著廣闊前景；能為干細胞治療非細胞途徑開辟新路徑；有可能作為疫苗或藥物的天然載體為臨床治療帶來福音。細胞外囊泡分泌的分子機制及其作用于靶細胞引起生物學功能變化的具體成分

8、及其信號通路尚在研究中，以研究miRNA者為主，近年來lncRNA、circRNA開始成為新星逐漸走進學者視野。關鍵詞：組織構建；組織工程；細胞外囊泡；外泌體；組織再生；自噬；藥物載體；非編碼RNA；免疫炎癥；國家自然科學基金主題詞：組織工程；外泌體；再生；自噬；藥物載體基金資助：國家自然科學基金資助項目(81370242)ResearchprogressofextracellularvesiclesWangJin1ChenJianyi

9、ng2(1GraduateSchoolofGuangdongMedicalUniversityZhanjiang524001GuangdongProvinceChina2ThirdDepartmentofCardiologyAffiliatedHospitalofGuangdongMedicalUniversityZhanjiang524001GuangdongProvinceChina)AbstractBACKGROUND:Extra

10、cellularvesicles(EVs)areakindofsubcellularcomponentproducedbyparacinemechanismincludingexosomesmicroparticlesmicrovesicleswhichhavebecomehotspotsinrecentyears.OBJECTIVE:ToreviewtheresearchstatusprogressofEVsespeciallyint

11、hestudiesaboutdefinitionsecretingmechanismisolationidentificationbiologicalacteristicsfunctionsindiseasesaswellasinbiomedicalresearch.METHODS:ThefirstauthretrievedPubMedCNKIdatabasesfrelativearticlespublishedfromJuly2006

12、toAugust2016.Thekeywdswere“extracellularvesiclesexosomemicrovesiclemicroparticle”inEnglishChineserespectively.細胞外囊泡的生物學意義：概念及一般生物學特性分離提取及鑒定方法在生物醫(yī)學研究中的意義細胞外囊泡文獻檢索綜述分析近年相關研究進展王琎，等.細胞外囊泡研究新進展ISSN20954344CN211581RCODEN:ZLKHA

13、H623www.CRTER.g胞活化、氧化應激、細胞癌性轉化、放射損傷、細胞死亡和(或)凋亡等[16]，如骨髓間充質干細胞經(jīng)低氧或低營養(yǎng)誘導后會分泌釋放細胞外囊泡[17]。細胞外囊泡形成、釋放的分子機制不完全清楚，可能與細胞膜重構和細胞骨架改變有關。既往蛋白質組學、基因芯片分析及RTPCR等顯示細胞外囊泡選擇性地將母細胞來源的多種生物活性物質包裝進其雙分子層膜結構中或攜帶于膜表面，如脂質(如富含膽固醇和鞘磷)、細胞因子、趨化因子、生長因

14、子、特異性及非特異性蛋白、DNA、mRNA、micrNA、lncRNA、circRNA等[14，1821]。外泌體：分子直徑30100nm，也有很多學者認為在150nm范圍內的，來源于細胞質膜內陷的初級核內體的微粒都屬于外泌體，這類囊泡在細胞內部形成，與一般的出芽方式不同。其形成釋放過程是，母細胞釋放顆粒物質到質膜內陷形成的核內體腔內囊泡中，含有腔內囊泡的核內體成為次級核內體，也稱作多囊泡胞內體或多泡小體。隨后，多泡小體離開溶酶體途徑而

15、與母細胞胞膜特定部位融合，之后胞內體中的微小囊泡朝向內體囊腔的內部形成芽泡，繼而母細胞將這種芽泡以外泌的形式釋放到細胞外。由于外泌體特殊的分泌方式，其所含蛋白組分有別于其他細胞外囊泡，不含有內質網(wǎng)內的蛋白質，而高表達與主要組織相容性復合體以及整合素等多種蛋白質相互作用的四分子交聯(lián)體超蛋白家族，如CD9，CD81，CD63以及熱休克蛋白，如熱休克蛋白60，70，90和部分細胞內源性蛋白如Alix，Tsg101等，低表達磷脂酰絲氨酸。微囊泡

16、：分子直徑1001000nm，也有文獻稱之為脫落囊泡或Ectosomes。形成過程相對簡單，是直接通過出芽方式從母細胞膜表面脫落產(chǎn)生，大小不均一，高表達磷脂酰絲氨酸，沒有特定的表面分子標記物，但和外泌體一樣表達母細胞來源的表面標記物[22]。如EMV表達CD31，PMV表達CD42b，白細胞來源的表達CD45，網(wǎng)織紅細胞來源的表達轉鐵蛋白受體分子，抗原呈遞細胞來源的富含MHCⅠ，Ⅱ。微囊泡中也含有如金屬蛋白酶等外泌體中不包含的一些物質。

17、凋亡小體：是細胞程序性死亡或凋亡晚期釋放的微粒，文章不贅述，這類囊泡顆粒較大，分子直徑為5004000nm，具有AnnexinV高親和力，富含死細胞(凋亡細胞)碎片的濃縮DNA，能將這些DNA運載入巨噬細胞細胞核中。2.3細胞外囊泡分離提取和鑒定方法目前，學界普遍認同差速離心法是提取細胞外囊泡的標準方法[23]。先低速離心去除死亡的細胞和大的細胞碎片，再高速離心去除可溶性蛋白質、蛋白質聚集體及其他與細胞外囊泡共沉淀的雜質，即可分離得到微

18、囊泡和外泌體。對細胞外囊泡純度要求較高時可采用密度梯度離心或免疫磁珠分選的方法來純化細胞外囊泡。前者是在超速離心力作用下，使蔗糖溶液形成從低到高連續(xù)分布的密度階層，是一種區(qū)帶分離法。免疫磁珠分選技術則是利用抗原抗體特異性結合的原理，用包被抗標記物抗體的磁珠與細胞外囊泡孵育后結合，這樣就能將特定的細胞外囊泡分選出來。此外，分離提取細胞外囊泡的方法還有諸如微孔過濾技術、微流控技術、高效液相色譜法以及細胞外囊泡提取試劑盒。隨著研究的深入，目前

19、對細胞外囊泡也進行蛋白、DNARNA提取，有學者使用傳統(tǒng)方法提取，也有研究者用BioVision等公司的提取試劑盒，總的來說各種技術各有利弊。關于細胞外囊泡的鑒定，已有許多技術能表征以及分析納米顆粒和納米囊泡。其中包括：蛋白免疫印跡、流式細胞學、酶聯(lián)免疫吸附分析、動態(tài)光散射、透射電鏡檢查法、納米顆粒跟蹤分析技術。蛋白免疫印跡和酶聯(lián)免疫吸附分析技術是對細胞外囊泡中蛋白進行分析，流式細胞學技術能分析細胞外囊泡攜帶的細胞表面抗原標記物；透射電

20、鏡檢查法技術可以分析細胞外囊泡分子直徑和形態(tài)結構；納米顆粒跟蹤分析技術可實時地對低濃度的細胞外囊泡懸浮液中501000nm直徑范圍內特定的細胞外囊泡進行分子波峰及濃度測定。2.4細胞外囊泡生物學功能2.4.1細胞外囊泡所攜帶信息物質目前Vesiclepedia中記錄了來自33種不同種類的538份研究統(tǒng)計分析出細胞外囊泡中含有92897種蛋白，27642種mRNAs，4934種miRNAs和584種脂質等(數(shù)據(jù)是在2015年9月前收錄)[

21、24]。蛋白質譜分析發(fā)現(xiàn)這些蛋白包括血管內皮生長因子、堿性成纖維細胞生長因子、血小板衍生生長因子、轉化生長因子β、MAPK通路信號分子、RHO通路信號分子、Tie2TEK及細胞黏附分子等。這些蛋白質分子部分是酶類，酶催化具有高效性，能夠放大其效應，相比RNA，進入內皮細胞的蛋白質能夠即時迅速發(fā)揮作用，在維持血管新生以及維持血管功能及修復損傷組織等方面起主要作用。Ratajczak等[25]證實小鼠胚胎干細胞來源的MVs能把蛋白質和mRN