周志立，黃桂東,2,3,4，鐘先鋒,3,4,5，張宇博,2,3,5,

（1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東佛山 528231；2.廣東省傳統(tǒng)發(fā)酵食品工程技術(shù)研究中心，廣東佛山 528231；3.廣東省食品流通安全控制工程技術(shù)研究中心，廣東佛山 528231；4.佛山市釀造工程技術(shù)研究中心，廣東佛山 528231；5.佛山農(nóng)業(yè)生物制造工程技術(shù)研究中心，廣東佛山 528231）

外泌體是由特定細(xì)胞分泌的微小囊泡，具有脂質(zhì)雙層膜結(jié)構(gòu)，通常呈圓形或杯型[1]，在大多數(shù)真核生物的體液中存在，如血液、尿液、唾液、以及乳液[2]。外泌體有著獨(dú)特的形成途徑，其前身是細(xì)胞內(nèi)的多囊泡體（multivesicular body，MVB）中的一類(lèi)腔內(nèi)囊泡（intralumenal vesicles，ILV），在一定條件作用下MVB能夠與細(xì)胞膜融合，通過(guò)胞吐的運(yùn)輸形式將這些囊泡釋放到胞外基質(zhì)從而形成了外泌體。有研究表明，外泌體也是一種通過(guò)其攜帶的特定miRNA和調(diào)控蛋白等物質(zhì)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間通訊的關(guān)鍵介質(zhì)[3?4]。許多研究者還利用外泌體具有與受體細(xì)胞相互作用的能力，將其作為天然的納米載體進(jìn)行藥物的遞送[5?8]。

牛乳是日常補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)的飲品之一，是能量、營(yíng)養(yǎng)素、鈣、蛋白質(zhì)和維生素的有效來(lái)源[9]。巴氏殺菌可以有效殺滅牛乳中的病菌但不影響維生素和外泌體等有機(jī)化合物[10?12]。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于牛乳外泌體的研究主要集中在外泌體的提取和鑒定[13?14]以及作為藥物運(yùn)輸載體、疾病篩查標(biāo)志物[15]的研究上，對(duì)牛乳外泌體及其攜帶成分的生物學(xué)功能研究較少。而國(guó)外關(guān)于牛乳外泌體的生物學(xué)功能研究報(bào)道較多。研究表明，牛乳外泌體不僅對(duì)人體免疫系統(tǒng)和腸道發(fā)育起著重要作用[16?19]，還能幫助人體預(yù)防一些疾病和緩解癌癥[20]。同樣也有報(bào)道指出，牛乳外泌體所攜帶的內(nèi)含物還可能會(huì)給罹患肥胖、II型糖尿病等慢性疾病的發(fā)展帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)[21]。據(jù)此，本文綜述了牛乳外泌體的組成、形成途徑、生物學(xué)功能和對(duì)人體的潛在風(fēng)險(xiǎn)，旨在為國(guó)內(nèi)牛乳外泌體的研究與開(kāi)發(fā)提供參考。

1 外泌體的組成與發(fā)現(xiàn)

外泌體是由細(xì)胞內(nèi)的MVB與質(zhì)膜融合后將其內(nèi)部的ILV釋放出胞外基質(zhì)中的一種納米級(jí)囊泡（如圖1所示），大小約為30～200 nm[22]。外泌體的主要成分為蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)等[23]，具有脂質(zhì)雙層膜結(jié)構(gòu)，該脂質(zhì)雙層膜結(jié)構(gòu)富含膽固醇、鞘磷脂和神經(jīng)節(jié)苷脂GM3及長(zhǎng)/短鏈飽和脂肪酸[24?25]。不同來(lái)源細(xì)胞所分泌的外泌體在組成成分上存在一定差異，不過(guò)大多數(shù)外泌體表面都有著細(xì)胞特異性受體和相類(lèi)似的標(biāo)志蛋白，如Alixs、HSP70、 CD63、CD81、CD9等[26]，而這些蛋白目前主要被用于外泌體分離鑒定時(shí)的靶標(biāo)。外泌體在傳統(tǒng)透射電子顯微鏡下觀察時(shí)，通常呈現(xiàn)簡(jiǎn)單的圓形或杯型，但通過(guò)冷凍電子顯微鏡觀察，它們卻表現(xiàn)為由雙葉膜包圍的圓形結(jié)構(gòu)[27]。

圖1 外泌體是MVB通過(guò)獨(dú)特的生物形成途徑形成的細(xì)胞外囊泡Fig.1 Exosomes are extracellular vesicles formed by MVB through a unique biological pathway

1983年，Stahl小組[28]和Johnstone小組[29]首次發(fā)現(xiàn)外泌體，當(dāng)時(shí)并未稱(chēng)其為外泌體。他們發(fā)現(xiàn)，在成熟的哺乳動(dòng)物網(wǎng)織細(xì)胞內(nèi)體中，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體和一些其他與膜相關(guān)的元素在MVB中形成一種囊泡的結(jié)合形式，然后這些囊泡被胞吐釋放到細(xì)胞外基質(zhì)。1987年，Johnstone小組[30]進(jìn)行深入研究后將這些胞外囊泡命名為“Exosome”，即外泌體。當(dāng)時(shí)，外泌體的發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有引起重視，僅僅被視為是細(xì)胞自身處理多余成分的一種手段。不過(guò)，在隨后九十年代末，有研究者研究發(fā)現(xiàn)外泌體可能是細(xì)胞間通訊的重要媒介[31]。Hadley等[32]在研究人類(lèi)羊膜上皮細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)，該細(xì)胞分泌的外泌體會(huì)誘導(dǎo)子宮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)增強(qiáng)，增加產(chǎn)婦妊娠細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，進(jìn)而發(fā)出分娩信號(hào)。同時(shí)有研究者還發(fā)現(xiàn)，同一種類(lèi)型細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體可以去刺激另外一種不同系的細(xì)胞。比如，來(lái)自人類(lèi)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的外泌體可通過(guò)將肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子-1受體mRNA轉(zhuǎn)移至腎小管細(xì)胞，進(jìn)而刺激近端腎小管細(xì)胞增殖[33]。外泌體亦可以作為一種載體去傳遞親水性或者親脂性的小分子，包括一些治療藥物。因?yàn)槠鋫鬟f特性，外泌體能有效克服一些藥物口服時(shí)生物利用度差的局限性，降低總給藥量，最大程度減少或去除因大劑量攝入某些物質(zhì)所帶來(lái)的副作用[34]。總的來(lái)說(shuō)，目前外泌體在參與生理學(xué)[35]、免疫學(xué)[36]和代謝相關(guān)[37]研究方面已經(jīng)成為了廣泛關(guān)注的主題。

2 外泌體的形成和釋放

外泌體的形成和釋放，以及將蛋白、核酸等生物分子物質(zhì)分選載入外泌體內(nèi)的過(guò)程是一種高度調(diào)控的機(jī)制，非常依賴(lài)內(nèi)體運(yùn)輸分揀復(fù)合物（endosomal sorting complex required for transport，ESCRT）所引導(dǎo)的運(yùn)輸機(jī)制[38]。ESCRT為細(xì)胞膜塑形蛋白，能介導(dǎo)內(nèi)吞囊泡出芽，加速外泌體的形成。ESCRT可分為ESCRT-0、ESCRT-I、ESCRT-II和ESCRT-III，它們是組成ESCRT機(jī)制的4種復(fù)合物[39]，而這些復(fù)合物能夠?qū)⒕哂蟹核鼗癄顟B(tài)的生物分子物質(zhì)裝載入ILV中[40–42]。

細(xì)胞為了釋放外泌體，首先讓細(xì)胞質(zhì)膜向內(nèi)出芽形成了早期的內(nèi)體，隨后逐漸轉(zhuǎn)化為成熟的晚期內(nèi)體。此時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的蛋白、核酸等活性物質(zhì)在ESCRT機(jī)制下被選擇性地吸收到囊泡中，形成了神經(jīng)酰胺依賴(lài)型的ILV[43]。晚期內(nèi)體的內(nèi)部在形成了帶有攜帶物的ILV后便成為了MVB，這些MVB可能被溶酶體降解，也可能向細(xì)胞外釋放ILV形成外泌體[44]。而某些Rab蛋白家族成員，如Rab27A和Rab27B則是外泌體釋放的關(guān)鍵介質(zhì)，它們通過(guò)引導(dǎo)MVB向細(xì)胞外周運(yùn)動(dòng)以接近細(xì)胞膜[45]，然后通過(guò)可溶性N-乙基馬來(lái)酰亞胺（the soluble N-ethyl maleimide，NEM)和敏感因子附著蛋白受體（sensitive factor attachment protein re-ceptor，SNARE) 復(fù)合物的作用下驅(qū)動(dòng)MVB與膜融合（如圖2所示），促進(jìn)了外泌體的分泌[46]。值得注意的是， MVB的命運(yùn)可能由其內(nèi)部ILV的膽固醇含量決定。有研究報(bào)道指出，MVB中的ILV富含膽固醇則ILV就會(huì)被釋放出胞外，而ILV缺乏膽固醇則會(huì)連同MVB一起被送到溶酶體進(jìn)行降解回收[47]。這可能是因?yàn)镮LV儲(chǔ)存膽固醇等物質(zhì)過(guò)高會(huì)引起的溶酶體功能障礙，從而促使MVB被釋放到細(xì)胞外空間，以維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)[48]。

圖2 外泌體的形成和釋放Fig.2 Formation and release of exosomes

目前大多數(shù)研究報(bào)道對(duì)于ILV何時(shí)會(huì)被分泌出細(xì)胞外形成外泌體，何時(shí)會(huì)被溶酶體降解的分子機(jī)制尚無(wú)確切定論，外泌體的形成途徑還需進(jìn)一步深入系統(tǒng)研究。

3 牛乳來(lái)源外泌體對(duì)人體有益的功能特性

3.1 牛乳外泌體與人體免疫調(diào)控

牛乳在人們?nèi)粘ｏ嬍成钪斜夭豢缮?，是健康飲食的?biāo)志之一，除了富含營(yíng)養(yǎng)，牛乳還含有許多功能因子和免疫活性相關(guān)的蛋白和核酸等[49]。有研究表明，市面上銷(xiāo)售的牛乳經(jīng)過(guò)巴氏殺菌后并不會(huì)破壞外泌體結(jié)構(gòu)。外泌體可以在不同消化液(包括唾液、胃液、胰液和膽汁)中保留生物活性，所以人體可以通過(guò)飲食攝入并吸收牛乳外泌體[50]。當(dāng)外泌體到達(dá)腸粘膜時(shí)，會(huì)發(fā)生兩個(gè)不同的過(guò)程：外泌體被分解，隨后攜帶物被轉(zhuǎn)移到內(nèi)源性外泌體進(jìn)一步運(yùn)輸再發(fā)揮特定作用；外泌體完好無(wú)損地通過(guò)腸粘膜，到達(dá)肝臟、脾臟和腎臟后，其內(nèi)含物被釋放到相應(yīng)組織部位的靶細(xì)胞，發(fā)揮特定作用[51?52]。

牛乳外泌體中含有豐富的miRNA，miRNA是一種內(nèi)源性非編碼RNA，在基因表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮著重要作用[53]。有研究報(bào)道指出，牛乳外泌體的miRNA能直接作用于目的基因的mRNA以調(diào)節(jié)相應(yīng)功能蛋白的表達(dá)，進(jìn)而參與各種免疫調(diào)控反應(yīng)[54]。張嘉齊[55]從牦牛乳外泌體中提取出miRNA并進(jìn)行了高通量測(cè)序分析，篩選出251個(gè)差異表達(dá)的miRNA。對(duì)這些miRNA進(jìn)行 GO和KEGG富集分析，結(jié)果表明，牦牛乳外泌體miRNA作用的靶基因參與了多種信號(hào)通路、細(xì)胞遷移、細(xì)胞遷移調(diào)節(jié)等生物學(xué)過(guò)程。牛乳外泌體的內(nèi)含物miR-423-5p與人體免疫調(diào)控相關(guān)。Xie等[56]研究發(fā)現(xiàn)，集落刺激因子（colony stimulating factor 1，CSF1）是miR-423-5p的靶基因。miR-423-5p的不足會(huì)增加CSF1表達(dá)，這可能會(huì)導(dǎo)致粒細(xì)胞的大量增殖和雌激素的過(guò)度分泌，從而產(chǎn)生卵巢高反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。該研究表明了牛乳外泌體可能可以用來(lái)調(diào)節(jié)卵巢排卵，避免卵巢高反應(yīng)的發(fā)生。Liu等[57]在對(duì)miRNA的研究中，同樣發(fā)現(xiàn)牛乳外泌體所攜帶的miR-151-3p（表1）能夠作用于信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducer and activator，STAT3）的3’-非 翻 譯 區(qū)（3’-untranslated Region，3’-UTR），從而抑制STAT3的表達(dá)，促進(jìn)了白介素-6（interleukin-6，IL-6）的產(chǎn)生，而IL-6是先天免疫應(yīng)答和炎癥的重要調(diào)控因子[68]。因此可以推測(cè)出miR-151-3p具有阻止先天免疫系統(tǒng)過(guò)度激活的功能。從上述研究可以看出，牛乳外泌體中的miRNA成分可能對(duì)于一些免疫異常所引發(fā)的疾病有調(diào)節(jié)作用。

牛乳外泌體中的miR-200c也與許多免疫抑制因子的生成有關(guān)，在Rogers等[62]的研究中，miR-200c（表1）能夠通過(guò)靶向色氨酸-2，3-雙加氧酶（tryptophan-2,3-dioxygenase，TDO2）的3’-UTR抑制TDO2的表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致免疫抑制代謝物犬尿氨酸的產(chǎn)量減少。此外TDO2的表達(dá)量減少同樣抑制了許多編碼免疫抑制因子的基因表達(dá)，包括PD-L1/2、HMOX1和GDF15。miR-200c對(duì)TDO2的調(diào)控機(jī)制可能是為了防止母親在懷孕時(shí)的免疫系統(tǒng)過(guò)度表達(dá)，以確保處于妊娠時(shí)期胎兒免受母親免疫系統(tǒng)的攻擊。因此，孕婦或許可以服用相關(guān)含有牛乳外泌體成分的保健品，用于調(diào)節(jié)自身的免疫系統(tǒng)以確保胎兒的健康發(fā)育。Sun等[69]研究了牛乳外泌體的物理結(jié)構(gòu)對(duì)于轉(zhuǎn)移miRNA進(jìn)入細(xì)胞的影響，在模擬胃腸道酸性環(huán)境的條件下，通過(guò)超聲破壞了外泌體的結(jié)構(gòu)后，發(fā)現(xiàn)外泌體攜帶的miRNA不能進(jìn)入培養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)，也不能增加細(xì)胞miRNA的水平，對(duì)機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)功能明顯減弱?？偟膩?lái)說(shuō)，牛乳外泌體的物理結(jié)構(gòu)對(duì)于轉(zhuǎn)移miRNA到細(xì)胞內(nèi)以及后續(xù)對(duì)機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)具有不可或缺的作用。

表1 牛乳外泌體中部分的miRNATable 1 Partial miRNA in cow milk exosomes

牛乳外泌體還含有豐富的免疫蛋白。Reinhardt等[70]以健康的荷斯坦奶牛的牛乳作為研究對(duì)象，鑒定出了牛乳外泌體中的2107個(gè)蛋白質(zhì)，然后通過(guò)GO富集和KEGG途徑分析發(fā)現(xiàn)牛乳外泌體蛋白質(zhì)組有影響牛乳中免疫細(xì)胞的機(jī)制。且牛乳外泌體中免疫相關(guān)的蛋白可以在免疫反應(yīng)中直接發(fā)揮作用。例如，主要組織相容性復(fù)合體I類(lèi)分子（major histocompatibility complex I，MHCI）存在于牛奶外泌體的外表面。外泌體向同源T細(xì)胞表達(dá)MHCⅠ類(lèi)抗原，導(dǎo)致免疫細(xì)胞特異性結(jié)合和活化。這表明了外泌體中的蛋白質(zhì)能對(duì)機(jī)體的免疫功能具有一定的調(diào)節(jié)作用。Samuel等[71]在牛初乳和成熟乳外泌體的蛋白質(zhì)組中共鑒定出8124和4443個(gè)獨(dú)特蛋白質(zhì)，隨后使用FunRich工具進(jìn)行功能富集分析，結(jié)果表明，來(lái)自牛初乳樣品的外泌體富含與先天免疫反應(yīng)、細(xì)胞生長(zhǎng)和補(bǔ)體激活有關(guān)的蛋白質(zhì)。上述研究表明，牛乳外泌體對(duì)人體的免疫調(diào)節(jié)功能之一是外泌體攜帶的一些免疫蛋白能夠被吸收而發(fā)揮作用，因此可將牛乳外泌體中的免疫蛋白添加至一些乳制品中，如嬰幼兒配方奶粉。然而，奶粉加工中的加熱及均質(zhì)處理是必要的操作單元，加熱及均質(zhì)處理會(huì)對(duì)牛乳外泌體中免疫蛋白的生物活性帶來(lái)負(fù)面影響[72]?；蛟S在奶粉噴霧干燥這一步驟通過(guò)干混加入牛乳外泌體可以避免上述影響，最大程度地保護(hù)牛乳外泌體免疫蛋白的生理活性。

上述的研究都表明了牛乳外泌體及其攜帶的核酸和蛋白質(zhì)等成分對(duì)于人體的免疫功能具有一定的幫助作用，為外泌體對(duì)人體的免疫調(diào)節(jié)功能的研究以及相關(guān)免疫制劑產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)。

3.2 牛乳外泌體與人體腸道的發(fā)育

胃腸道系統(tǒng)是人體中最大的屏障組織，在人體健康狀態(tài)下，腸道可以起到吸收營(yíng)養(yǎng)以及特異性免疫的作用[73]。同樣，腸道在調(diào)節(jié)人體，特別是嬰幼兒的健康方面發(fā)揮著非常重要的作用。有許多研究表明，牛乳外泌體在人體腸道發(fā)育方面具有重要作用。高海娜[74]研究了牦牛乳外泌體緩解小鼠腸隱窩上皮細(xì)胞（intestinal crypt epithelial cells，IEC-6）缺氧損傷的作用機(jī)制。研究表明，牛乳外泌體在缺氧條件下能被IEC-6細(xì)胞攝取，進(jìn)而更有效的激活HIF信號(hào)通路蛋白，抑制p53（tumor suppressor gene p53，p53）蛋白，增加IEC-6細(xì)胞的存活，調(diào)節(jié)腸道屏障功能。同樣，Gao等[75]的研究也指出牛乳外泌體能夠直接通過(guò)降低腸道上皮細(xì)胞中的p53抑癌基因的表達(dá)以及調(diào)控腸道上皮細(xì)胞的抗缺氧能力，從而顯著促進(jìn)細(xì)胞生成，進(jìn)一步參與腸發(fā)育、腸表型的保持和維持。

牛乳外泌體還能夠通過(guò)減輕一些腸道疾病的功能來(lái)幫助腸道的發(fā)育。壞死性小腸結(jié)腸炎[76]（necrotizing enterocolitis，NEC）是一種在出生體重極低的嬰兒中的破壞性腸道疾病，死亡率高達(dá)50%。Li等[77]研究表明，牛乳來(lái)源的外泌體可以有效預(yù)防NEC的進(jìn)一步發(fā)展，提升腸上皮細(xì)胞的生存力，并刺激腸干細(xì)胞活性來(lái)促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的增殖，同時(shí)還能作用于葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白94（glucose-regulated protein 94，GRP94)，幫助蛋白質(zhì)的合成來(lái)防止腸損傷的惡化。上述研究表明，牛乳外泌體可以通過(guò)促進(jìn)腸細(xì)胞的增殖和預(yù)防某些腸道疾病，進(jìn)而有助于腸道發(fā)育。而且牛乳外泌體能夠?qū)⒌鞍踪|(zhì)、核酸等活性分子轉(zhuǎn)運(yùn)到人體的腸道系統(tǒng)，保護(hù)它們免受降解和消化，并使這些活性分子被腸道完整地吸收。這也是牛乳外泌體介導(dǎo)人體腸道發(fā)育關(guān)鍵的一步。

牛乳外泌體還能夠刺激腸道微生物的生長(zhǎng)，而促進(jìn)腸道益生菌生長(zhǎng)是腸道健康生長(zhǎng)發(fā)育的主要驅(qū)動(dòng)力之一[78]。在Zhou等[79]的研究中，對(duì)一組小鼠喂養(yǎng)一般的牛乳，而對(duì)另一組小鼠喂養(yǎng)已被破壞了外泌體結(jié)構(gòu)的牛乳，然后將這兩組小鼠腸道的微生物生長(zhǎng)情況進(jìn)行對(duì)比觀察實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，喂養(yǎng)一般牛乳的小鼠相比于另一組小鼠而言，腸道微生物的生長(zhǎng)得到顯著地促進(jìn)。而且還有相關(guān)研究表明了牛奶外泌體可以被大腸桿菌K-12 MG1655和植物乳桿菌WCFS吸收利用[80]。上述結(jié)果表明，牛乳外泌體具有促進(jìn)微生物生長(zhǎng)的功能，或者可以將這一特性用于促進(jìn)人體腸道益生菌的生長(zhǎng)來(lái)幫助腸道的發(fā)育。

近年來(lái)，牛乳外泌體已被證實(shí)能通過(guò)促進(jìn)人體腸道細(xì)胞的增殖來(lái)幫助腸道發(fā)育，這意味著牛乳外泌體有潛力去作為一種新型益生元制劑以應(yīng)用于調(diào)節(jié)人體腸道。且根據(jù)研究結(jié)果可以看出，牛乳外泌體對(duì)腸道微生物的生長(zhǎng)有一定的幫助作用，但對(duì)于牛乳外泌體在人體腸道中微生物的組成中起到的調(diào)控作用是否對(duì)人體一定有利，尚無(wú)明確定論，目前這方面的研究報(bào)道還比較少，是值得深入研究的方向之一。

3.3 牛乳外泌體其他有益功能特性

最近研究表明，牛乳外泌體在改善關(guān)節(jié)炎方面具有一定作用。Arntz等[81]研究了牛乳外泌體對(duì)小鼠關(guān)節(jié)炎的影響，小鼠經(jīng)口服牛乳外泌體后，兩種不同模型的骨髓炎癥的癥狀明顯減輕，同時(shí)也降低了由脾細(xì)胞產(chǎn)生的單核細(xì)胞趨化蛋白-1（MCP-1）和IL-6的血清水平，這表明了口服牛乳外泌體可能可以運(yùn)用于治療關(guān)節(jié)炎。牛乳外泌體所攜帶的miRNA分子還有一定的抗癌作用。Wang等[58]研究發(fā)現(xiàn)miR-423-5p（表1）能通過(guò)抑制STMN1 (stathmin1)的表達(dá)來(lái)抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖，進(jìn)而在骨肉瘤中起抑癌基因的作用。Kim等[60]研究報(bào)道，miR-200a（表1）能直接作用于ELK3（ETS 轉(zhuǎn)錄因子）mRNA的3'-UTR，破壞了轉(zhuǎn)錄本的穩(wěn)定從而降低了ELK3 mRNA的表達(dá)水平，間接削弱了三陰性乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲。上述研究結(jié)果為牛乳外泌體作為一些疾病的治療藥物的開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)。

4 牛乳來(lái)源外泌體對(duì)人體潛在的風(fēng)險(xiǎn)

4.1 牛乳外泌體與肥胖風(fēng)險(xiǎn)

隨著人們生活水平的提高，肥胖的人群也越來(lái)越多，肥胖癥在全世界已經(jīng)成為非常嚴(yán)重的健康問(wèn)題之一。肥胖與許多慢性疾病相關(guān)，尤其是增加了高血壓、II型糖尿病以及心血管類(lèi)疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)[82]。牛乳外泌體中常見(jiàn)的miR-148a轉(zhuǎn)錄因子已被鑒定為人類(lèi)肥胖風(fēng)險(xiǎn)因子。Shi等[64]研究報(bào)道指出，miR-148a（表1）能通過(guò)與其相應(yīng)的靶基因WNT1（一種脂肪生成的內(nèi)源性抑制劑）結(jié)合以抑制WNT1的表達(dá)，從而促進(jìn)了脂肪細(xì)胞的分化。Shi等[83]在之后的研究中進(jìn)一步地揭露了miR-148a與肥胖之間的關(guān)系，當(dāng)一個(gè)肥胖個(gè)體體內(nèi)的miR-148a過(guò)量表達(dá)時(shí)，瘦素和抵抗素也會(huì)通過(guò)負(fù)反饋抑制miR-148a的表達(dá)。而且miR-148a的啟動(dòng)子活性和表達(dá)水平還會(huì)受炎癥因子和脂肪因子的調(diào)控，說(shuō)明miR-148a還可能通過(guò)自身的轉(zhuǎn)錄機(jī)制參與肥胖并發(fā)癥。

牛乳外泌體中另一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子miR-21同樣也參與脂肪細(xì)胞的分化調(diào)控[84]。Kang等[66]研究了miRNA對(duì)3T3-L1脂肪細(xì)胞分化的影響，結(jié)果顯示，在3T3-L1脂肪細(xì)胞分化過(guò)程中， miR-21（表1）可通過(guò)降低AP-1（核轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1）的表達(dá)來(lái)增加脂聯(lián)素的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)前脂肪細(xì)胞分化。還有最新研究表明，在肥胖糖尿病患者的脂肪組織中，miR-21的表達(dá)要比正常水平高兩倍[85]。而在Kim等[86]的研究中發(fā)現(xiàn)miR-21還可以通過(guò)調(diào)節(jié)TGF-β信號(hào)機(jī)制來(lái)控制間充質(zhì)干細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化。多功能間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cell，MSC)是存在于多種組織（如骨髓）中的成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞，具有分化為多種類(lèi)型細(xì)胞的潛力（如脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞等）[87]。在某些機(jī)制的作用下，MSC衍生的前脂肪細(xì)胞可分化為成熟脂肪細(xì)胞，這有助于肥胖中脂肪細(xì)胞的增生。因?yàn)樯衔囊呀?jīng)提到牛乳外泌體可以隨著消化系統(tǒng)抵達(dá)人體各個(gè)組織部位，所以有理由去相信牛乳輸送的外泌體及其miRNA分子也可能會(huì)促進(jìn)MSC分化為脂肪細(xì)胞。

外泌體以及其所攜帶“貨物”對(duì)人體所產(chǎn)生的各種生理機(jī)制是目前的研究熱點(diǎn)，也是研究難點(diǎn)。結(jié)合上述研究報(bào)道可知，牛乳外泌體中的miR-148a和miR-21可能會(huì)通過(guò)影響人體體內(nèi)的一些蛋白類(lèi)激素的釋放以及刺激干細(xì)胞的轉(zhuǎn)化來(lái)促進(jìn)脂肪細(xì)胞的增生，進(jìn)而導(dǎo)致人體的肥胖，這也許是一個(gè)對(duì)人類(lèi)罹患肥胖潛在的危險(xiǎn)因素。

4.2 牛乳外泌體和II型糖尿病

糖尿病被認(rèn)為是當(dāng)代社會(huì)對(duì)健康威脅最大的疾病之一。2015年國(guó)際糖尿病聯(lián)合會(huì)估計(jì)有4.15億成年人患有這種疾病[88]。糖尿病有三種主要類(lèi)型（I型、II型和妊娠糖尿?。?。II型糖尿病是最常見(jiàn)的糖尿病類(lèi)型，是一種非常復(fù)雜的疾病，跟環(huán)境、飲食、生活方式、過(guò)度肥胖都有著密切的關(guān)系[89]。目前多數(shù)研究者認(rèn)為，適量攝入乳制品有益于健康，可降低患II型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)[90–92]。但不置可否的是，少數(shù)研究者曾評(píng)估過(guò)牛乳外泌體可能會(huì)對(duì)于II型糖尿病的發(fā)展有促進(jìn)作用[93]，可能是因?yàn)榕Ｈ橥饷隗w影響肥胖從而導(dǎo)致患II型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)增加[94]。

miR-29s也是牛乳外泌體的攜帶物之一[95]。相關(guān)研究表明，miR-29轉(zhuǎn)錄因子超家族（miR-29 superfamily，miR-29s）可能會(huì)加重II型糖尿病患者的病情[96]。Massart等[97]研究報(bào)道，miR-29a具有調(diào)節(jié)脂質(zhì)氧化和胰島素對(duì)糖代謝的作用， miR-29a的過(guò)度表達(dá)會(huì)降低體內(nèi)葡萄糖的攝取量。而II型糖尿病的特點(diǎn)之一便是胰島素抵抗所導(dǎo)致的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝減弱[98]。而在Song等[65]的研究中，闡明了miR-29a/b/c（表1）能夠直接靶向小鼠3T3-L1脂肪細(xì)胞的富含半胱氨酸分泌蛋白（secreted protein acidic rich in cysteine，SPARC)，導(dǎo)致該蛋白功能失調(diào)。SPARC是一種參與多種生物活動(dòng)的多功能分泌蛋白，該蛋白與II型糖尿病在內(nèi)的多種肥胖相關(guān)疾病有關(guān)。SPARC功能的失調(diào)可導(dǎo)致降低體內(nèi)葡萄糖的攝取量和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性水平。因此，miR-29s是葡萄糖代謝的負(fù)調(diào)節(jié)因子，能夠通過(guò)抑制SPARC來(lái)發(fā)揮作用。所以過(guò)度攝入牛乳外泌體可能會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)糖代謝的異常，從而加重糖尿病患者病情。

牛乳外泌體所攜帶的另一種“貨物”miR-148a的含量過(guò)多也可能影響到人體內(nèi)胰島B細(xì)胞功能，進(jìn)而損害胰島素的分泌。MiR-148a（表1）通過(guò)直接作用靶標(biāo)肌腱膜纖維肉瘤癌基因同系物B（v-maf avian musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homolog B，MAFB）[63]，使得MAFB的表達(dá)受抑制。MAFB是生成功能性胰島B細(xì)胞必不可少的物質(zhì)，一旦表達(dá)受抑制就會(huì)影響胰島B細(xì)胞的功能，導(dǎo)致胰島素分泌減少，加劇了II型糖尿病患者的風(fēng)險(xiǎn)[99]。

總的來(lái)說(shuō)，牛乳外泌體可能通過(guò)影響人體內(nèi)的一些糖代謝相關(guān)的蛋白質(zhì)或者直接抑制胰島B細(xì)胞的功能進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)體糖代謝的紊亂，這使得糖尿病患者攝入過(guò)多牛乳外泌體可能會(huì)引發(fā)病情進(jìn)一步的加重。這對(duì)于人們來(lái)說(shuō)也是一個(gè)不可忽視的危險(xiǎn)因素。

4.3 牛乳外泌體其他潛在的風(fēng)險(xiǎn)

有研究報(bào)道了牛乳外泌體中的miRNA與心血管類(lèi)型疾病發(fā)展相關(guān)[100]。在各種心血管疾病中（例如動(dòng)脈粥樣硬化和冠心?。┲?，新內(nèi)膜的形成是常見(jiàn)的病理表型[101]。而作為牛乳外泌體之一的miR-21[67]與血管新內(nèi)膜病變的形成有關(guān)，在Ji等[102]研究報(bào)道中，對(duì)頸動(dòng)脈球囊損傷的小鼠作為目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)miR-21（表1）能夠直接作用于小鼠體內(nèi)的PTEN和Bcl-2基因，抑制這兩個(gè)基因的表達(dá)，促進(jìn)了血管平滑肌細(xì)胞的增殖，進(jìn)而增加新內(nèi)膜的形成。而在Weber[103]的研究中，也指出了內(nèi)皮細(xì)胞中miR-21的上調(diào)也能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖，并增加了eNOS磷酸化和一氧化氮的產(chǎn)生。上述情況表明，miR-21的上調(diào)能抑制細(xì)胞凋亡并誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞增殖，從而導(dǎo)致體內(nèi)新內(nèi)膜的增厚。

還有研究發(fā)現(xiàn)牛乳外泌體中攜帶的一些miRNA可能也與癌癥的癥狀發(fā)展相關(guān)。Zhang等[61]研究miRNA在膽管癌細(xì)胞中的作用和機(jī)制中發(fā)現(xiàn)，MiR-30a-5p（表1）能通過(guò)靶向細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子（suppressor of cytokine signaling 3，SOCS3）的3'UTR抑制其表達(dá)。這可能導(dǎo)致了SOCS3啟動(dòng)子甲基化，促進(jìn)了膽管癌細(xì)胞的增生。而在Liu等[59]研究中則指出miR-151a-3p（表1）會(huì)阻斷p53的抗癌活性及其介導(dǎo)的途徑，導(dǎo)致了鼻咽癌細(xì)胞進(jìn)一步增殖、遷移。

上述研究結(jié)果表明，對(duì)于某些患有心血管疾病以及鼻咽癌等疾病的人群而言，過(guò)度攝入牛乳外泌體有可能會(huì)導(dǎo)致疾病進(jìn)一步地惡化。因此，這些特定的人群可能需要減少攝入牛乳外泌體，以降低相應(yīng)的疾病癥狀加重的風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

外泌體作為一種具有多種功能的微型囊泡，在很多生理病理上起著重要作用，如免疫中的抗原呈遞、腫瘤的生長(zhǎng)與遷移、組織損傷的修復(fù)等。而不同細(xì)胞分泌的外泌體具有不用的組成成分和功能。已有研究表明，牛乳外泌體有助于免疫調(diào)控、調(diào)節(jié)人體腸道的發(fā)育以及一些疾病的緩解，說(shuō)明外泌體或許可以被有效利用，作為一種新型益生元添加劑。但如果不全面了解牛乳外泌體對(duì)人體的作用，可能會(huì)適得其反，進(jìn)而使牛乳外泌體成為致肥胖、糖尿病以及一些致癌的風(fēng)險(xiǎn)因子。因此，牛乳外泌體的研究及相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)全面評(píng)估其生理功能和潛在風(fēng)險(xiǎn)。牛乳外泌體對(duì)人體的生物學(xué)功能還需要更全面且深入的研究。