吳佳敏 張煒 張興 陳麒

【摘要】 特發(fā)性肺纖維化（IPF）是一種慢性進(jìn)行性的間質(zhì)性肺病，其發(fā)病機(jī)制目前尚無(wú)定論。成纖維細(xì)胞直接參與IPF過程的理論已被廣泛接受，同時(shí)研究認(rèn)為IPF的形成、發(fā)展與炎癥、免疫息息相關(guān)，主要表現(xiàn)為免疫細(xì)胞與成纖維細(xì)胞間的相互作用。外泌體是細(xì)胞間進(jìn)行生物信息通信的重要載體，不同細(xì)胞來源的外泌體攜帶著不同的信號(hào)因子，可作為免疫細(xì)胞與成纖維細(xì)胞的橋梁，在IPF的炎癥反應(yīng)和免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用，同時(shí)外泌體或?qū)⒊蔀榕R床診斷和治療IPF的重要方法。該文就不同細(xì)胞來源的外泌體在IPF中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以了解外泌體作為細(xì)胞間信息交流的載體在調(diào)節(jié)IPF的形成與發(fā)展中的作用。

【關(guān)鍵詞】 特發(fā)性肺纖維化;外泌體;炎癥;免疫;成纖維細(xì)胞;間質(zhì)性肺炎

【Abstract】 Idiopathic pulmonary fibrosis （IPF） is a chronic progressive interstitial lung disease. The pathogenesis of IPF remains elusive. The theory that fibroblasts directly participate in the IPF process has been widely accepted. Moreover， studies have demonstrated that the incidence and development of IPF is intimately related to inflammatory and immunity， which is mainly manifested with the interaction between immune cells and fibroblasts. Exosomes are important carriers for biological information communication between cells， and exosomes from different cell sources can carry different signal factors， which serve a bridge between immune cells and fibroblasts， and play a role in the inflammatory response and immune regulation of IPF. Therefore， exosomes may become a vital pattern for clinical diagnosis and treatment of IPF. In this article， research progress on the roles of exosomes from different cell sources in IPF was reviewed， aiming to understand the roles of exosomes， as the carriers of information communication between cells， in regulating the incidence and progression of IPF.

【Key words】 Idiopathic pulmonary fibrosis; Exosome; Inflammatory; immunity; Fibroblast; Interstitial pneumonia

特發(fā)性肺纖維化（IPF）是一種慢性進(jìn)行性的間質(zhì)性肺病，其主要特點(diǎn)是肺部纖維化、呼吸困難加重、肺功能下降以及病死率高[1]。目前認(rèn)為IPF的發(fā)病機(jī)制主要與上皮細(xì)胞的反復(fù)損傷、異常組織損傷修復(fù)導(dǎo)致纖維化和膠原蛋白的積累等相關(guān)，研究表明炎癥細(xì)胞與成纖維細(xì)胞間的相互作用可促進(jìn)IPF的發(fā)生與發(fā)展[2]。此外，作為信息交流載體的外泌體在IPF過程中的作用越來越受到研究者的關(guān)注，其可通過炎癥反應(yīng)或免疫調(diào)節(jié)傳遞抑制或促進(jìn)纖維化的物質(zhì)來參與IPF的發(fā)展。為了解外泌體在調(diào)節(jié)IPF的形成與發(fā)展中的作用機(jī)制，本文就不同細(xì)胞來源的外泌體在IPF中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、外泌體的形成和功能

目前細(xì)胞外囊泡根據(jù)其生成方式主要分為3大類：外泌體、微囊泡和凋亡小體[3]。其中外泌體是由細(xì)胞膜向內(nèi)生成內(nèi)吞的囊泡，隨后形成囊泡腔，并在囊泡腔中形成體積更小的腔內(nèi)囊泡，這些囊泡或是在細(xì)胞中降解、或是通過胞吐的方式釋放于細(xì)胞外（圖1）[4]。外泌體的膜結(jié)構(gòu)中包含一系列特殊的表面蛋白，如膜轉(zhuǎn)運(yùn)/融合蛋白、熱休克蛋白和四跨膜蛋白等[5]。免疫功能是外泌體所執(zhí)行功能中的一個(gè)重要方面，在不同的病理因素刺激下，細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體中所攜帶的物質(zhì)和執(zhí)行的功能皆會(huì)發(fā)生變化，呈現(xiàn)出一定的特異性，就目前的研究而言，這一形成過程的具體機(jī)制還有待進(jìn)一步挖掘。

二、IPF的炎癥免疫反應(yīng)

成纖維細(xì)胞參與IPF過程的理論已被廣泛接受，由于抗炎藥物及免疫抑制劑在IPF治療過程中療效欠佳，有研究者認(rèn)為炎癥免疫機(jī)制可能并非是導(dǎo)致IPF的直接機(jī)制[6]。但也有研究者發(fā)現(xiàn)免疫細(xì)胞通過與成纖維細(xì)胞相互作用從而影響IPF的形成與發(fā)展[2]。IPF患者肺部2型輔助性T淋巴細(xì)胞（Th2）產(chǎn)生的細(xì)胞因子（如IL-4、IL-5和IL-13） 增多，其中IL-4和IL-13可促進(jìn)巨噬細(xì)胞活化，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞Fra-2的表達(dá)[7]。Fra-2是人類IPF的致病因素之一[8]。另外，炎癥因子可刺激成纖維細(xì)胞的增殖及膠原蛋白的合成，從而加速IPF的進(jìn)程[9]。免疫細(xì)胞與肺成纖維細(xì)胞的作用呈雙向性，被激活的纖維細(xì)胞可分泌促炎因子（IL-11、IL-6和TGF-β）和趨化因子刺激免疫細(xì)胞介導(dǎo)免疫反應(yīng)[10-11]。炎癥細(xì)胞與成纖維細(xì)胞的相互作用過程中，外泌體作為信號(hào)載體，也參與了細(xì)胞間的信息交流，從而調(diào)節(jié)IPF的形成與發(fā)展。

三、不同細(xì)胞來源的外泌體對(duì)IPF的作用

近年來，外泌體在纖維化疾病中的作用越來越受到學(xué)者們的重視，通常不同細(xì)胞分泌的外泌體攜帶各種信息，包括炎癥因子、微RNA（miR）和基質(zhì)蛋白等，參與IPF的各個(gè)過程。

1. 肺成纖維細(xì)胞來源的外泌體對(duì)IPF的作用

IPF表現(xiàn)為成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的擴(kuò)展以及正常肺結(jié)構(gòu)和功能的喪失[12]。成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維及ECM積累是造成IPF的直接因素，而肺成纖維細(xì)胞衍生的外泌體可影響肺部其他細(xì)胞，從而促進(jìn)IPF[13]。目前研究顯示，激活Wnt蛋白介導(dǎo)的信號(hào)通路（如Wnt/β-catenin）也可促進(jìn)IPF[14]。人肺成纖維細(xì)胞來源的外泌體富含Wnt5A，其可誘導(dǎo)肺成纖維細(xì)胞增殖[15]。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）作為關(guān)鍵的纖維化細(xì)胞因子，可刺激肺成纖維細(xì)胞中Wnt分泌所需的穿梭蛋白G蛋白偶聯(lián)受體177（GPR177）生成增加，進(jìn)一步誘導(dǎo)Wnt5A分泌增多。肌成纖維細(xì)胞可產(chǎn)生載有TGF-β和Wnt/β-catenin信號(hào)分子的外泌體將纖維化信號(hào)傳至成纖維細(xì)胞，誘導(dǎo)其向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化[16]。此外，外泌體還可通過激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞活化從而促進(jìn)IPF發(fā)生發(fā)展[17]。

2. 巨噬細(xì)胞來源的外泌體對(duì)IPF的作用

巨噬細(xì)胞是人體內(nèi)固有免疫細(xì)胞之一，巨噬細(xì)胞在IPF過程中的作用受到了廣泛關(guān)注。一方面，巨噬細(xì)胞可分泌多種促進(jìn)纖維化的細(xì)胞因子（如TGF-β和IL-13）[9]。另一方面，其與成纖維細(xì)胞的相互作用，被認(rèn)為是IPF的“調(diào)節(jié)者”[18]。在急性肺損傷（ALI）過程中，巨噬細(xì)胞是肺泡灌洗液中外泌體的重要來源，而外泌體中攜帶多種促炎因子，其可激活嗜中性粒細(xì)胞分泌攜帶IL-10的外泌體，而IL-10反過來刺激巨噬細(xì)胞極化，這可能是導(dǎo)致ALI后纖維化的原因[19]。攜帶miR是巨噬細(xì)胞來源外泌體的另一種重要的作用形式[20]。如富含miR-155的外泌體在巨噬細(xì)胞活化后明顯增加，而這些外泌體可轉(zhuǎn)移至成纖維細(xì)胞中，并促進(jìn)成纖維細(xì)胞表達(dá)炎癥因子（如IL-1β、IL-6和TNF-α等）[21]。巨噬細(xì)胞除了產(chǎn)生炎癥因子誘導(dǎo)其他細(xì)胞增殖釋放基質(zhì)成分外，還可通過外泌體攜帶并分泌ECM。有學(xué)者用博來霉素建立IPF模型，其中巨噬細(xì)胞對(duì)于Fra-2和Ⅵ型膠原蛋白（ColⅥ）基因的表達(dá)上調(diào)，且巨噬細(xì)胞來源的外泌體中檢測(cè)到ColⅥ的3條肽鏈（α1、α2和α3）[7]。無(wú)獨(dú)有偶，Tsitoura等[22]通過免疫熒光法同樣發(fā)現(xiàn)膠原蛋白1a主要在肺泡巨噬細(xì)胞中過度表達(dá)。由此可見，巨噬細(xì)胞來源的外泌體可攜帶趨化因子和炎癥因子來募集成纖維細(xì)胞及其他炎性細(xì)胞，直接刺激成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，甚至將膠原蛋白運(yùn)輸至細(xì)胞外。

3. 間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）來源的外泌體對(duì)IPF的作用

目前IPF的治療手段有限且預(yù)后差，因此學(xué)者在尋找更有效的治療方式時(shí)將目光轉(zhuǎn)向MSC移植[23]。MSC是一類具有自我更新和多向分化潛能的多能干細(xì)胞，具有減少膠原蛋白等的沉積，改善IPF的程度，降低肺部炎癥指標(biāo)等作用，并被應(yīng)用于IPF的治療[24-25]?，F(xiàn)有研究表明，在IPF過程中，MSC可通過抑制Smad-3 /TGF-β介導(dǎo)的信號(hào)通路，下調(diào)炎癥因子（TNF-α、IL-6）的表達(dá)來發(fā)揮抗炎作用[26]。MSC的具體作用機(jī)制被認(rèn)為主要是細(xì)胞外囊泡（包括外泌體）的旁分泌[27]。目前研究表明，MSC可以分泌具有免疫活性的外泌體，并通過外泌體調(diào)節(jié)肺巨噬細(xì)胞表型，促炎性經(jīng)典活化巨噬細(xì)胞受到抑制，而與之相互拮抗的替代性活化巨噬細(xì)胞得到激活，進(jìn)而起到抑制肺部炎癥和免疫反應(yīng)的作用[23]。Mansouri等[28]研究也發(fā)現(xiàn)在博來霉素誘導(dǎo)的IPF模型中，MSC來源的外泌體（MEx）可使促炎性經(jīng)典單核細(xì)胞比例減少，而非經(jīng)典單核細(xì)胞比例增加，改善肺部形態(tài)，減少膠原蛋白沉積并恢復(fù)肺部結(jié)構(gòu)，甚至MEx可直接干預(yù)骨髓來源的單核細(xì)胞向非經(jīng)典單核細(xì)胞轉(zhuǎn)變。目前多項(xiàng)體內(nèi)、體外研究的數(shù)據(jù)均表明MSC可通過抑制促炎途徑和上調(diào)抗炎途徑來預(yù)防和治療IPF，MSC在IPF患者的治療中也表現(xiàn)出正面作用[29]。因此，MSC有望成為IPF患者安全有效的治療方式之一。

4. 其他來源的外泌體對(duì)IPF的作用

肌成纖維細(xì)胞一直是IPF研究的關(guān)鍵點(diǎn)，周細(xì)胞是肌成纖維細(xì)胞的主要來源之一[30]。周細(xì)胞是存在于體內(nèi)血管化組織中的多能細(xì)胞，參與免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)。在炎性細(xì)胞因子的刺激下，周細(xì)胞可分泌大量趨化因子和細(xì)胞因子并將免疫細(xì)胞吸引至炎癥部位，還可促進(jìn)免疫細(xì)胞的跨內(nèi)皮遷移[31]。在肺纖維的臨床或?qū)嶒?yàn)研究中，肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞來源的外泌體中，miR-107均下調(diào)，并與周細(xì)胞誘導(dǎo)的纖維化相關(guān)[32]。另有學(xué)者在IPF模型小鼠的支氣管-肺泡灌洗液中分離出含有l(wèi)et-7d的外泌體，可直接靶向和抑制TGF-β受體1，發(fā)揮其調(diào)節(jié)肺周細(xì)胞纖維化相關(guān)信號(hào)通路和基因表達(dá)的作用[33]。

四、小 結(jié)

體內(nèi)大多數(shù)細(xì)胞均可產(chǎn)生外泌體，且可從各種體液中分離獲得。外泌體被廣泛認(rèn)為是各種生理病理情況下細(xì)胞間信息傳遞的重要載體。在IPF過程中，根據(jù)不同細(xì)胞來源，外泌體可攜帶促進(jìn)或者抑制肺纖維形成的物質(zhì)，發(fā)揮截然相反的作用，這一功能尤其表現(xiàn)在免疫細(xì)胞之間或者其他細(xì)胞與免疫細(xì)胞之間。但是目前對(duì)于外泌體的研究并不局限于此，最新研究表明吸入肺干細(xì)胞來源的外泌體可促進(jìn)IPF小鼠的肺修復(fù)[34]。隨著對(duì)IPF研究的深入，外泌體或?qū)⒊蔀榕R床治療IPF的重要途徑。

參 考 文 獻(xiàn)

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（收稿日期：2021-09-07）

（本文編輯：林燕薇）