徐璐瑤,林栩

(1.右江民族醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院,廣西百色 533000;2.右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院腎內(nèi)科,廣西百色 533000)

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)是一種主要影響女性的自身免疫性疾病,其特征在于不同器官/組織中存在自身抗體、免疫復(fù)合物(ICs)和補(bǔ)體沉積以及相關(guān)的自身免疫性炎癥,其中對自身抗原耐受性喪失導(dǎo)致致病性自身抗體的產(chǎn)生,從而導(dǎo)致炎癥和組織損傷[1]。狼瘡性腎炎(lupus nephritis,LN)是SLE的常見并發(fā)癥,LN導(dǎo)致腎功能逐漸下降和腎衰竭,并且是SLE患者死亡的主要原因[2]。LN涉及多種發(fā)病機(jī)制,現(xiàn)有研究表明,SLE的腎外病因?qū)W是基于多種組合的遺傳變異體,這些變異體損害了對核自身抗原免疫耐受的機(jī)制。因?yàn)榭购丝贵w的存在,這種耐受性的缺失在臨床上變得可檢測,這也解釋了臨床表現(xiàn)的巨大差異性。此外,當(dāng)中性粒細(xì)胞死亡時(shí),它們通常釋放中性粒細(xì)胞外網(wǎng),這些外網(wǎng)由染色質(zhì)纖維、組蛋白和中性粒細(xì)胞抗菌及免疫刺激蛋白組成。這種類型的細(xì)胞死亡,稱為網(wǎng)狀細(xì)胞死亡,通常是一種宿主防御機(jī)制,以捕獲和殺死微生物。在SLE患者的腎臟中也發(fā)現(xiàn)網(wǎng)狀中性粒細(xì)胞促進(jìn)炎癥,可能導(dǎo)致內(nèi)皮損傷,并能誘導(dǎo)漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生干擾素(IFN)-α[3]。從凋亡的中性粒細(xì)胞釋放的核酸通過病毒核酸特異性Toll樣受體激活先天性和適應(yīng)性免疫。因此,樹突狀細(xì)胞、輔助性T細(xì)胞、B細(xì)胞和漿細(xì)胞都對異常的多克隆自身免疫有作用。LN的腎內(nèi)病因包括抗體與多種腎內(nèi)自身抗原的結(jié)合,隨著腎臟免疫病理學(xué)的進(jìn)展,三級(jí)淋巴組織形成和局部抗體產(chǎn)生增加了腎內(nèi)補(bǔ)體激活[4]。然而,迄今為止,對于LN的治療仍以糖皮質(zhì)激素和免疫抑制劑治療為主,但藥物減量或停藥后易復(fù)發(fā),且病情逐漸加重。因此,尋求一種新的治療策略尤為重要。

外泌體是由細(xì)胞分泌的直徑為30～100 nm的盤狀囊泡,含有大量的脂質(zhì)、DNA、microRNA、蛋白質(zhì)及代謝物等腔內(nèi)內(nèi)容物,這些內(nèi)容物被細(xì)胞釋放到細(xì)胞外,并與其他細(xì)胞上的受體結(jié)合,誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)和受體細(xì)胞生理狀態(tài)的改變,在細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和細(xì)胞間通信中起著重要的作用[5]。已有相關(guān)證據(jù)表明外泌體參與了腎臟生理和各種腎臟疾病的致病機(jī)制,廣泛研究包括LN、狼瘡腎小球疾病、急性腎損傷(acute kidney injury,AKI)、糖尿病腎病(diabetic kidney disease,DKD),以及腎纖維化和慢性腎臟疾病(chronic kidney disease,CKD)的進(jìn)展過程[6]。這些研究進(jìn)一步表明,外泌體具有豐富的信息或分子,為涉及外泌體攜帶的這些分子異常的特定疾病中的生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)提供了優(yōu)勢,因此,外泌體潛在的臨床應(yīng)用可能是外泌體作為生物標(biāo)志物和潛在的治療工具。

1 外泌體及miRNA

外泌體起源于被稱為MVBs的內(nèi)部多泡腔室,是一種小的膜囊泡,由大多數(shù)細(xì)胞類型的多囊泡核內(nèi)體分泌,囊泡內(nèi)含有大量的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)甚至核酸,這些分子通過胞吐作用被釋放到細(xì)胞外,誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)和受體細(xì)胞生理狀態(tài)的修飾[7]。外泌體在細(xì)胞間起通信作用并影響靶細(xì)胞的生物學(xué)效應(yīng)的機(jī)制主要有三個(gè)方面：一是外泌體可以攜帶配體與不同的細(xì)胞表面受體結(jié)合;二是外泌體可以與靶細(xì)胞膜結(jié)合,然后靶細(xì)胞膜將攜帶“新的”表面分子;三是外泌體可以與靶細(xì)胞融合,從而在兩種細(xì)胞類型之間交換膜蛋白和細(xì)胞質(zhì)。外泌體的產(chǎn)生將增加攜帶相關(guān)肽-MHC復(fù)合物的樹突狀細(xì)胞的數(shù)量,從而放大免疫反應(yīng),在沒有炎癥的情況下,攜帶外泌體的樹突狀細(xì)胞的自發(fā)遷移可能有助于耐受性的誘導(dǎo)[8]。這種擴(kuò)散的結(jié)果既取決于捕獲外泌體的樹突狀細(xì)胞的狀態(tài)(特別是來自非應(yīng)激或未感染的未成熟樹突狀細(xì)胞或腫瘤的外泌體),也取決于外泌體所攜帶的分子(如來自成熟/感染/應(yīng)激細(xì)胞的促炎信號(hào)或來自一些非應(yīng)激腫瘤的免疫抑制信號(hào))[9]。

microRNA(miRNA)是一種長為21～22個(gè)核苷酸的小分子、非編碼RNA,通過與mRNA的相互作用在調(diào)節(jié)各種生物過程中發(fā)揮重要作用,已被證明參與細(xì)胞生長、組織分化、細(xì)胞增殖和細(xì)胞凋亡等過程[10]。miRNA可以被運(yùn)輸?shù)酵饷隗w或微囊泡中,并分泌到細(xì)胞外,包括各種生物液體,因此可以進(jìn)行長程細(xì)胞間通訊[11]。miRNA微陣列分析顯示,在來自SLE患者的血漿樣品中檢測到113個(gè)上調(diào)和94個(gè)下調(diào)的miRNA,新的證據(jù)表明[12],miRNA參與了SLE的病理生理過程,在血漿或血清中檢測到的腫瘤來源的miRNA可以作為檢測常見人類癌癥類型以及其他已知疾病和綜合征的診斷及預(yù)后的循環(huán)生物標(biāo)志物。它將可能為基于細(xì)胞外miRNA的生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)和治療模式開辟一個(gè)新的領(lǐng)域。

2 外泌體miRNA在LN免疫調(diào)控中的機(jī)制

LN是腎小球免疫復(fù)合物沉積和隨之而來的慢性炎癥反應(yīng)的結(jié)果[13]。有研究報(bào)道已在SLE患者中檢測到含免疫復(fù)合物的外泌體[14]。作為新的信息穿梭媒介,外泌體介導(dǎo)局部自分泌或旁分泌信號(hào)到附近的細(xì)胞,以及遠(yuǎn)距離內(nèi)分泌信號(hào)到遠(yuǎn)處的細(xì)胞。在LN中,外泌體可能通過運(yùn)載自身抗原或補(bǔ)體、促進(jìn)免疫復(fù)合物沉積或補(bǔ)體激活、刺激炎癥反應(yīng),進(jìn)一步引起腎組織損傷或微血栓形成而產(chǎn)生致病作用[1]。研究表明,外泌體增強(qiáng)了單核細(xì)胞和T細(xì)胞遷移、單核細(xì)胞活化和巨噬細(xì)胞吞噬活性,并且促進(jìn)單核細(xì)胞對促炎細(xì)胞因子IL-8的產(chǎn)生,而這可以通過靶向波形蛋白(si-波形蛋白)的小干擾RNA恢復(fù)到其基礎(chǔ)水平[15]。我們觀察到活動(dòng)期LN患者的非經(jīng)典單核細(xì)胞計(jì)數(shù)低于無腎臟受累的患者,所有單核細(xì)胞亞群在LN患者中人CX3C趨化因子受體1(CX3CR1)和細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)的表達(dá)均低于無LN患者,高遷移率族蛋白 B1(HMGB1)水平升高[16]。單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞可以通過Toll 樣受體 4(TLR4)受體識(shí)別HMGB1,從而產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子[17]。這些發(fā)現(xiàn)為巨噬細(xì)胞通過外泌體途徑參與腎臟病理中的免疫應(yīng)答提供了重要意義。

miRNA通過結(jié)合3’或5’非翻譯區(qū)(UTR)來破壞和阻斷編碼蛋白的翻譯,從而對mRNA序列進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié),可能是維持免疫耐受和自身免疫平衡的因素之一[18]。研究發(fā)現(xiàn),在miR-155缺陷小鼠中,活化CD4+、CD25+(Foxp3-)細(xì)胞的頻率降低,CD4+T細(xì)胞表現(xiàn)出不太明顯的Th2和Th17以及略微降低的Th1反應(yīng)趨勢。Pristane誘導(dǎo)的野生型顯示與INF特征相關(guān)基因(MX1、IP10、IRF7、ISG15)的表達(dá)顯著上調(diào),T效應(yīng)細(xì)胞/Treg細(xì)胞的比率增加,絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和TLR通路的激活減少,并且IL-6和TNF水平降低[19]。將miR-155模擬物轉(zhuǎn)染到人腎系膜細(xì)胞(HRMCs)中,miR-155可以通過下調(diào)CXCR5-ERK信號(hào)通路在趨化因子CXC配體13(CXCL13)刺激下的表達(dá)來減少HRMCs的增殖和p-ERK及轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)的產(chǎn)生,因此,這表明miR-155可以通過下調(diào)CXCR5-ERK信號(hào)通路來抑制CXCL13誘導(dǎo)的LN中HRMCs的增殖[20]。

MOMEN-HERAVI等人[21]成功將外源性miRNA-155 mimic和miRNA-155抑制劑引入小鼠B細(xì)胞來源的外泌體,并表明負(fù)載外泌體可以將miRNA-155模擬物和miRNA-155抑制劑分別傳遞給原代小鼠肝細(xì)胞及RAW 264.7巨噬細(xì)胞。B細(xì)胞來源的外泌體能有效地將miRNA-155抑制劑傳遞到RAW 264.7細(xì)胞中,抑制miRNA-155,并在功能上導(dǎo)致TNF-α蛋白水平有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的下降。據(jù)報(bào)道,外泌體miRNA-155直接靶向細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)抑制蛋白1(SOCS1),其表達(dá)與miRNA-155水平呈負(fù)相關(guān)[22]。將miRNA-155抑制劑成功傳遞到RAW 264.7細(xì)胞后,SOCS1的mRNA水平升高。實(shí)驗(yàn)顯示,與miRNA-155負(fù)載外泌體共培養(yǎng)的原代小鼠肝細(xì)胞中,miRNA-155的水平增加了700倍以上[21]。該研究結(jié)果有效證明了B細(xì)胞來源的外泌體可以作為基于RNA的治療策略的有效載體,并為使用外泌體作為具有最小細(xì)胞毒性的高效傳遞納米載體提供了新的理論依據(jù)。

3 外泌體miRNA可以作為LN早期診斷的潛在生物標(biāo)志物

LN的特征是自身抗體誘導(dǎo)的腎損害,在臨床實(shí)踐中,由于缺乏高特異性和敏感性的理想生物標(biāo)志物,使得LN的診斷是復(fù)雜和具有挑戰(zhàn)性的。miRNA對于調(diào)節(jié)腎臟的發(fā)育、功能和穩(wěn)態(tài)是不可或缺的,并且它們很容易在許多生物液體中被檢測到,因此,越來越多的研究致力于探索這些分子作為LN的理想生物標(biāo)志物。對血漿中miRNA表達(dá)與LN腎功能不全患者疾病活動(dòng)性之間關(guān)系的分析顯示,活動(dòng)期SLE腎功能不全患者4種miRNA(miR-15b、miR-93、miR-25和miR-19b)的表達(dá)均顯著低于穩(wěn)定期患者。miR-15b和miR-22在低eGFR [eGFR<60 mL/(min·1.73 m2)]的SLE患者中顯著降低,優(yōu)于腎功能較好者[eGFR>60 mL/(min·1.73 m2) ](P分別為 0.01和0.012)。基于上述分析,miR-15b可以作為合并低eGFR的LN患者的潛在疾病生物標(biāo)志物[23]。LI等人[24]研究了從LN患者的尿液外泌體中分離的miRNA的表達(dá)變化,觀察發(fā)現(xiàn)伴有新月體形成的LN具有獨(dú)特的尿外泌體miRNA表達(dá)譜和復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),并發(fā)現(xiàn)尿外泌體中的miR-3135b、miR-654-5p和miR-146a-5p可用作伴有新月體的LN的新的非侵入性診斷標(biāo)志物。LIU等人[25]還發(fā)現(xiàn)PA-S14通過激活LKB1/AMPK信號(hào)通路,抑制腎小管細(xì)胞衰老,延緩纖維生成。轉(zhuǎn)錄組學(xué)測序和突變分析進(jìn)一步證明PA-S14是通過LKB1/AMPK介導(dǎo)的自噬和線粒體穩(wěn)態(tài)途徑治療腎纖維化的一種潛力。研究顯示,在自身免疫性腎小球腎炎患者的尿液外泌體中發(fā)現(xiàn)miR-26a水平升高,并與尿蛋白水平呈正相關(guān),這與足細(xì)胞損傷密切相關(guān),外泌體中改變的miR-26a水平可以作為這些患者足細(xì)胞損傷的生物標(biāo)志物[26]。

4 外泌體miRNA在LN診斷、治療及預(yù)后靶點(diǎn)中的作用

相關(guān)研究表明,miR-21通過靶向與自身免疫性疾病的發(fā)展相關(guān)的幾種炎性分子如IL-12、TNF和IFN-γ來介導(dǎo)抗炎作用[27]。SOLé等人[28]觀察了miR-21、miR-150和miR-29c對早期評(píng)價(jià)LN腎纖維化的預(yù)后價(jià)值,證明了由miR-21、miR-29c和miR-150組合通過SP1和Smad3/TGFβ途徑增加促纖維化分子,miR-29c/miR-150/miR-21表達(dá)水平的多標(biāo)記組合顯示出最高的敏感性和特異性(分別為94.4%和99.8%,AUC=0.996)。研究結(jié)果還進(jìn)一步顯示miR-29c/miR-150/miR-21組合的存在是進(jìn)展為ESRD的預(yù)測因子,其預(yù)測價(jià)值優(yōu)于常規(guī)生物標(biāo)志物,如肌酐和eGFR。這個(gè)生物標(biāo)志物組合可以用作腎纖維化的診斷標(biāo)志物和進(jìn)展為ESRD的預(yù)后生物標(biāo)志物,為檢測早期腎纖維化提供了有效策略。外泌體miRNA和特定信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑之間的聯(lián)系意味著免疫抑制治療可以針對特定的miRNA譜進(jìn)行調(diào)整。TANG等[29]發(fā)現(xiàn)在MPA治療后,LN患者CD4+T細(xì)胞中miR-142-3p/5p和miR-146a的表達(dá)均顯著增加,與未處理的細(xì)胞相比,經(jīng)MPA處理的SLE患者的CD4+T細(xì)胞在假定的miRNA-142調(diào)控區(qū)域顯示H4乙?；礁患?而在假定的miRNA-146a調(diào)控區(qū)域顯示H3乙?；教嵘?MPA通過啟動(dòng)子區(qū)域的組蛋白修飾激活miR-142和miR-146a的表達(dá),這可能部分解釋了MPA治療SLE的藥理機(jī)制。這些研究表明外泌體miRNA在腎臟恢復(fù)中可能起作用,可能有助于在LN中作為新的治療靶點(diǎn)并指導(dǎo)預(yù)后評(píng)估。

5 通過外泌體miRNA靶向藥物遞送系統(tǒng)治療LN的可能性

外泌體體積小,能有效避免單核巨噬細(xì)胞的吞噬,自由穿越血管壁和細(xì)胞外基質(zhì),可以避免調(diào)理素和凝血因子的激活。受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用是外泌體與靶組織之間信息交流的主要方式之一,它優(yōu)化了外泌體的內(nèi)吞過程,促進(jìn)了被包裹藥物的內(nèi)化,有利于內(nèi)容物在血液中以高轉(zhuǎn)運(yùn)效率持續(xù)穩(wěn)定地轉(zhuǎn)運(yùn)[30]。此外,外泌體具有很強(qiáng)穿透生物屏障(如血腦屏障)的能力,因此它們具有天然藥物遞送的優(yōu)勢,是很有前途的靶向藥物載體。HANEY等[31]發(fā)現(xiàn)在PD的體內(nèi)和體外模型中,外泌體運(yùn)載的過氧化氫酶(CAT)可以有效地降低氧化應(yīng)激并增加神經(jīng)元的存活率。同時(shí),將CAT負(fù)載于外泌體上,可以保持其生物活性,降低免疫原性,延長血液循環(huán)時(shí)間,解決其易失活、快速降解的不足,從而增強(qiáng)治療效果。已有研究證明,選擇經(jīng)典活化的M1型巨噬細(xì)胞衍生的外泌體作為載體,M1-Exos通過caspase-3介導(dǎo)的途徑提供了增強(qiáng)抗腫瘤活性的促炎環(huán)境,能降低PTX的毒性,提高其生物利用度。PTX不僅被成功地遞送到小鼠的腫瘤組織,而且通過激活NF-κB通路,它建立了促炎環(huán)境以增強(qiáng)PTX的治療效果[32]。上述研究揭示了外泌體作為藥物載體遞送的治療劑之一,可在癌癥、炎癥等多種病理過程中發(fā)揮作用,將作為治療LN的潛在治療工具。

6 展望

當(dāng)前研究結(jié)果表明,外泌體miRNA可以作為新的生物標(biāo)志物和潛在的治療工具,在LN和SLE的診斷、治療及預(yù)后評(píng)估的過程中發(fā)揮重要作用。此外,因外泌體miRNA來源于體內(nèi),具有更好的生物相容性和更低的免疫原性、小細(xì)胞毒性及易跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)等優(yōu)勢,其作為藥物載體應(yīng)用于臨床治療具有廣闊的前景。然而,關(guān)于LN中miRNA的研究大多集中在血清和外周血單個(gè)核細(xì)胞,對外泌體miRNA的研究仍處于初步探索階段,因此,未來的研究仍將致力于外泌體miRNA在自身免疫疾病中涉及的具體作用機(jī)制及相關(guān)信號(hào)通路,這將為LN的治療模式開創(chuàng)新的可能性的領(lǐng)域。