張彥清，石浩，王家平

1 昆明醫(yī)科大學(xué)附屬昆明市兒童醫(yī)院放射科，昆明650500；2 昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院放射科

腎臟疾病是世界范圍內(nèi)病死率增長的原因之一。各種原因所致的腎臟疾病可能進展到慢性腎臟?。–KD），尚無有效的治療措施。間充質(zhì)干細胞（MSCs）是一類具有自我更新和多分化潛能的成體干細胞，目前普遍認為MSCs 主要通過旁分泌作用發(fā)揮功能［1］，直徑為40～100 nm 的囊泡是其重要傳導(dǎo)媒介，這些囊泡被命名為外泌體。外泌體包含多種細胞質(zhì)和膜蛋白，包括受體、酶、轉(zhuǎn)錄因子、細胞外基質(zhì)蛋白、核酸和脂質(zhì)。外泌體的功能廣泛，除了參與細胞間信息交流，還具有轉(zhuǎn)運RNA 和調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答的作用［2］。來源于MSCs 的外泌體通過將活性生物分子（如肽、蛋白質(zhì)和RNA）封閉并輸送到受損細胞或組織，從而促進組織再生［3］。近年研究表明，MSCs的修復(fù)腎損傷、保護腎功能的作用大多是通過旁分泌多種物質(zhì)而實現(xiàn)。目前認為干細胞的旁分泌效應(yīng)可能是治療腎臟疾病的有效策略?，F(xiàn)就MSCs來源的外泌體（MSC-Exo）治療腎臟疾病的機制相關(guān)研究進行綜述。

1 抑制細胞凋亡

細胞凋亡是一種特殊類型的細胞死亡，是由基因調(diào)控的單個細胞自我死亡過程，對于維持適當(dāng)數(shù)量的細胞以及正常組織結(jié)構(gòu)至關(guān)重要［4］。細胞凋亡早期階段的特征是核染色質(zhì)的緊縮和邊緣化、細胞質(zhì)的濃縮和核碎裂，隨后形成凋亡小體，從而被正常細胞清除。凋亡在腎損傷中也起著關(guān)鍵作用，HARRISON 等［5］首先通過光學(xué)和電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)人腎小球腎炎中存在凋亡小體，并認為一定的凋亡能使細胞增殖過多的腎小球恢復(fù)正常。研究表明，細胞凋亡是腎小球硬化過程中進行性細胞丟失的重要原因，腎小球凋亡細胞的數(shù)量隨著腎小球硬化的進展而增加［4］。在狼瘡性腎炎和IgA 腎病的腎小球中可見凋亡細胞積聚，并且腎小球硬化指數(shù)和凋亡指數(shù)與腎功能下降密切相關(guān)［6］。因此，如何避免腎固有細胞過度凋亡損傷一直是治療腎臟疾病的關(guān)鍵。

研究表明，在大鼠體內(nèi)移植MSC-Exo 可以降低血肌酐和尿素氮水平，并通過抑制細胞凋亡促進細胞恢復(fù)，減輕腎損傷嚴重程度［7］。ZHANG 等［8］也報道了MSC-Exo可減輕腎小管損傷，改善腎小管功能，減少細胞凋亡。類似研究表明，移植MSC-Exo 可減輕腎缺血再灌注腎缺血再灌注（IRI）誘導(dǎo)的急性腎損傷（AKI），并抑制腎小管上皮細胞凋亡和纖維化進程［9］。MSC-Exo 治療后，順鉑誘導(dǎo)的AKI 大鼠腎組織中Bcl-2 蛋白、細胞色素C、活化的Caspase-3 表達減少，同時抗凋亡蛋白表達水平增加［10-11］。還有研究報道，MSC-Exo 可能通過作用于miR-199a-3p，下調(diào)IRI 小鼠腎臟組織中Bax、Caspase-3 和信號素Sema3A 的表達，抑制腎細胞凋亡［12］。BRUNO 等［13］也發(fā)現(xiàn)，MSC-Exo 可誘導(dǎo)抗凋亡基因Bcl-xl、Bcl-2 和BIRC8 的表達，下調(diào)促凋亡基因Caspase-1、Caspase-8 和LTA 的表達，從而在IRI 模型中促進腎細胞存活。另外，MSCs 外泌體中富含特定的mRNA（CDC6、CDK8 和CCNB1）及肝細胞生長因子和類胰島素生長因子，可以在阻斷凋亡的同時誘導(dǎo)腎小管上皮細胞進入細胞周期和增殖［14］。上述結(jié)果表明，MSC-Exo通過減少細胞凋亡來治療腎臟疾病。

2 減輕氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)之間不平衡的結(jié)果，是由于自由基產(chǎn)生過多或抗氧化機制失衡引起的。腎臟是產(chǎn)生活性氧（ROS）的器官［15］。氧化應(yīng)激在腎功能損害的病理生理學(xué)過程中起作用，并且是CKD 進展的介質(zhì)［15］。CKD 進展的特點是細胞丟失、再生功能性薄壁組織的能力下降、呼吸功能障礙，腎臟纖維化、腎小管和腎小球細胞受損，導(dǎo)致ROS產(chǎn)生增加［15］。ROS在組織中的積累可能是導(dǎo)致細胞凋亡的原因，也可能是細胞凋亡的結(jié)果［16-17］。研究表明，對順鉑誘導(dǎo)的AKI 大鼠注射MSC-Exo 可減少ROS 產(chǎn)物（如8-羥基脫氧鳥苷），增加谷胱甘肽含量，減少腎實質(zhì)細胞凋亡，還可以激活細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK），促進腎小管上皮細胞增殖［17］。MSC-Exo 的抗氧化活性可能涉及核因子E2 相關(guān)因子（Nrf2）表達上調(diào)［8］，后者是一種結(jié)合抗氧化反應(yīng)元件的轉(zhuǎn)錄因子，可提高ROS 清除酶的表達，如超氧化物歧化酶和血紅素加氧酶1［18］。研究表明，MSC-Exo 和微泡［19］分別通過下調(diào)NOX2 表達減輕單側(cè)腎缺血和IRI 大鼠的氧化應(yīng)激，可能是因為MSCExo 傳遞的miRNA 激活Nrf2 或抑制NOX2 表達。另一項IRI 相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，MSC-Exo 通過激活Keap1-Nrf2信號通路，刺激線粒體抗氧化防御和ATP生成，通過減少線粒體碎片，保護腎近端小管上皮細胞免受氧化損傷，使線粒體膜電位正?；黾泳€粒體DNA 拷貝數(shù)。而且，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，miR-200a-3p 可被MSC-Exo轉(zhuǎn)運至腎近端小管上皮細胞，靶向Keap1-Nrf2信號通路，進行修復(fù)腎近端小管上皮細胞線粒體的功能［20］。上述實驗結(jié)果表明，MSC-Exo 中的miRNA可通過調(diào)節(jié)細胞內(nèi)信號通路來減輕腎臟氧化應(yīng)激，從而達到治療腎臟疾病的效果。

3 抗纖維化

腎纖維化是許多進行性腎臟疾病的最終共同途徑，其特征是細胞外基質(zhì)（ECM）蛋白產(chǎn)生增加，基質(zhì)降解減少，細胞—基質(zhì)相互作用失調(diào)，炎細胞浸潤和腎上皮細胞到間質(zhì)細胞的轉(zhuǎn)化。腎小管上皮細胞損傷至腎纖維化的發(fā)展高度依賴于成纖維細胞和肌成纖維細胞。受損的腎小管上皮細胞可以向成纖維細胞釋放含轉(zhuǎn)化生長因子（TGF-β）的外泌體，導(dǎo)致成纖維細胞活化、肌成纖維細胞轉(zhuǎn)化和基質(zhì)生成［21］。研究顯示，在5/6 腎次全切除模型中，單次給予MSC-Exo 可以保護殘腎功能，防止腎小管萎縮和間質(zhì)淋巴細胞浸潤，并限制腎纖維化［22］。腎纖維化相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，MSC-Exo 可以將miRNA-LET7C 遞送至腎小管上皮細胞，誘導(dǎo)LET7C 表達增加，從而抑制膠原蛋白Ⅰα1、Ⅳα、平滑肌肌動蛋白（α-SMA）和TGF-β1的表達，緩解腎纖維化［23］。Hippo 信號是參與CKD 進展的關(guān)鍵途徑，它可控制器官大小并調(diào)節(jié)組織再生［24-25］。在Hippo 途徑中，葉酸相關(guān)蛋白（YAP）是一種重要的效應(yīng)蛋白，在纖維化中起著不可或缺的作用［26］。JI 等［27］研究發(fā)現(xiàn)，人臍帶血來源的MSC-Exo可以增加單側(cè)輸尿管梗阻大鼠模型腎臟組織中酪蛋白激酶1δ 和E3 泛素連接酶β-TRCP 的表達并促進YAP 泛素化和降解，從而抑制ECM 沉積，減輕腎臟纖維化。LIU 等［28］發(fā)現(xiàn)，人臍帶血來源的MSC-Exo 通過干預(yù)ROS 介導(dǎo)的p38 MAPK/ERK信號通路從而減輕腎間質(zhì)纖維化。同時，有證據(jù)表明，MSC-Exo 能將腎小管細胞阻滯在G2/M 期，下調(diào)膠原沉積相關(guān)蛋白的表達，減輕腎缺血所致的腎纖維化［29］。由此也揭示了MSC-Exo替代細胞療法治療腎纖維化疾病的可能性。MSC-Exo還通過抑制纖維化基因（α-SMA、TGF-β1、Ⅰ型膠原α1）的表達，減少腎小管細胞壞死、減輕腎間質(zhì)纖維化［30］。有學(xué)者對高脂飲食和鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的胰島素缺陷型糖尿病小鼠注射MSC 和MSC-Exo，發(fā)現(xiàn)可抑制腫瘤壞死因子α（TNF-α）、TGF-β1的表達和腎小管間質(zhì)纖維化，從而減輕糖尿病腎損傷［31］。由此說明，對于腎臟疾病，MSC-Exo 治療可能是一種有效和安全的干預(yù)腎纖維化的方法。

4 抗炎癥反應(yīng)

炎癥是造成腎損傷的主要原因。外泌體的抗炎作用主要通過調(diào)控其內(nèi)的免疫調(diào)節(jié)分子或表面蛋白的表達，從而最大限度地減少免疫細胞（如巨噬細胞、T 細胞和NK 細胞）的浸潤［32］。MSC-Exo 中的抗炎細胞因子包括IL-13、IL-18、神經(jīng)纖維營養(yǎng)因子等。同時，有研究發(fā)現(xiàn)，MSC-Exo 中還含有IL-1b、IL-6、TNF-α、MCP-1 等促炎細胞因子［33］。還有證據(jù)表明，MSC-Exo 的miRNA 可介導(dǎo)受損組織的再生、纖維化活動和免疫炎癥，如miR-let-7b 可抑制TLR4途徑［34］，miR-21、miR-23a、miR-145 靶向下調(diào)TGFβ2，miR-let-7c 靶 向TGF-βR1 等［23］。SHEN 等［32］發(fā)現(xiàn)，MSC-Exo 可以減輕AKI 小鼠的炎癥反應(yīng)，降低血肌酐、尿素氮水平，并抑制C-C 基序趨化因子受體2的活性來促進腎損傷修復(fù)。在腎IRI 小鼠中，脂肪來源的MSC-Exo 可以通過下調(diào)炎癥細胞因子（如TNF-α、IL-1）的表達而促進腎功能恢復(fù)［35］。在敗血癥誘導(dǎo)的AKI 小鼠模型中，脂肪來源的MSC-Exo 干預(yù)可顯著降低血清中炎癥細胞因子TNF-α、IL-6 和MCP-1的表達，抑制腎臟炎癥［36］。有學(xué)者對IRI大鼠移植MSC 或MSC-Exo，發(fā)現(xiàn)TNF-α 和IL-1β 等炎癥因子表達降低［37］。WANG 等［10］發(fā)現(xiàn)，MSC-Exo 能抑制腎小管上皮細胞中炎癥因子的表達，并可通過抑制mTOR 磷酸化激活自噬，上調(diào)自噬標(biāo)記蛋白LC3B和自噬相關(guān)基因（ATG5、ATG7）的表達。還有研究表明，脂肪來源的MSC-Exo 可上調(diào)Sox9 基因表達，修復(fù)IRI 小鼠腎小管上皮細胞并促進其增殖，糾正缺血缺氧，減少間質(zhì)炎癥細胞浸潤，并抑制TGF-β1/Smad3 通路從而減輕腎纖維化，減緩AKI 向CKD 的轉(zhuǎn)變［9］。此外，MSC-Exo 中的miRNA 可介導(dǎo)組織炎癥反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，脂肪來源的MSC-Exo 可通過miR-26a-5p抑制TLR4和NF-κB/VEGF 炎癥途徑，從而減輕糖尿病腎病損傷［38］。有證據(jù)表明，脂肪來源MSC-Exo 具有免疫抑制和抗炎潛力，其能調(diào)節(jié)巨噬細胞極化，將巨噬細胞從M1 表型轉(zhuǎn)變至M2 表型［39］。有臨床研究證實，MSC-Exo 能改善CKD 患者的腎功能指標(biāo)、降低炎癥因子水平，并且整個研究期間患者均未發(fā)生明顯的不良反應(yīng)［40］。然而，MSCExo 的抗炎和免疫調(diào)節(jié)具體機制尚不清楚，還需進一步研究明確。

總之，MSC-Exo 已經(jīng)在腎臟疾病中顯示出巨大的治療潛力。MSC-Exo 能夠抑制腎固有細胞凋亡，減輕腎損傷的嚴重程度。MSC-Exo 可減少ROS 產(chǎn)物，改善線粒體功能，調(diào)節(jié)細胞內(nèi)信號通路來減輕腎臟氧化應(yīng)激反應(yīng)。在腎纖維化進程中，MSC-Exo 可抑制纖維化相關(guān)蛋白表達，減輕腎間質(zhì)纖維化。MSC-Exo還可介導(dǎo)免疫炎癥反應(yīng)，減輕炎癥浸潤，發(fā)揮腎臟保護作用。雖然MSC-Exo在腎臟疾病治療中取得一定的成果，但是MSC-Exo 的具體作用機制尚未闡明。隨著研究不斷深入，外泌體有望成為治療腎臟疾病的新策略。