细胞外囊泡在肝纤维化进展中的作用机制及临床意义_王梓塨.pdf

-61-细胞外囊泡在肝纤维化进展中的作用机制及 临床意义 王梓塨1 邱 华2 朱玟霜1 李 旺1 蒙荫杰1 王倩倩1 （1.广西中医药大学，广西 南宁 530001；2.广西医科大学附属肿瘤医院，广西 南宁 530021）【摘 要】细胞外囊泡是多种细胞释放的双层膜结构的囊泡统称，囊括了外泌体、微囊泡、凋亡小体及肿瘤小泡，介导着细胞间物质交换及信号交流。肝纤维化是各种慢性肝病向肝硬化发展过程中的关键步骤和影响慢性肝病预后的重要环节，其中以肝星状细胞的活化为该环节的核心。文章具体综述了细胞外囊泡在不同层面参与肝纤维化的调控，主要是能通过传递核酸、蛋白质等参与调控肝星状细胞活化与迁移。【关键词】细胞外囊泡；外泌体；肝纤维化；肝星状细胞；生物标志物【中图分类号】R575 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2022)12-0061-05 Mechanism and Clinical Significance of Extracellular Vesicles in the Progression of Hepatic Fibrosis Abstract:Extracellular vesicle is a general term for vesicles with double membrane structure released by various cells,including exosomes,microbubbles,apoptotic bodies and tumor vesicles,which mediate the material exchange and signal exchange between cells.Hepatic fibrosis is a key step in the development of various chronic liver diseases to cirrhosis and an important link affecting the prognosis of chronic liver diseases.The activation of hepatic stellate cells is the core of this link.More and more studies have shown that extracellular vesicles are involved in the regulation of liver fibrosis at different levels,mainly through the transfer of nucleic acids,proteins,etc.to participate in the regulation of hepatic stellate cell activation and migration.Key words:extracellular vesicles;exosomes;hepatic fibrosis;hepatic stellate cells;biomarkers 引言 细胞外囊泡（Extracellular vesicles，EVs）是多种细胞释放的各种具有膜结构的囊泡统称，包括外泌体、微囊泡、凋亡小体和肿瘤小泡等不同细胞亚群，在多种体液中分离出来，如血清/血浆、尿液、唾液、腹腔积液、羊水等1。起初 EVs被视为细胞代谢后废物排泄途径2，且因此被严重低估，但如今 EVs 已被证实是一种全新的细胞间信号交流方式。在生理或病理状态下，不同的细胞分泌携带不同组分的 EVs，这些EVs 最终被受体细胞吸收，通过物质交换或释放内含物实现物质和信号的交流3,4。肝纤维化（Liver fibrosis，LF）是各种慢性肝病向肝硬化发展过程中的关键步骤和影响慢性肝病预后的重要环节，其典型特征是多种胶原蛋白及细胞外基质（ECM）的沉积。由于肝纤维化是一种可逆的病理过程，肝纤维化作为减少肝硬化、肝癌等危重症发病率的突破点一直被高度关注。长期以来，学者针对 ECM 产生进行了大量溯源研究，最终确定肌成纤维细胞（MFB）是 ECM 的主要来源细胞5。MFB 是来源于肝脏自身的活化肝星状细胞（Hepatic stellate cell，HSC）经历表型分化产生的，HSC 的活化为 ECM 的沉积奠定了基础，因此 HSC 活化是肝纤维化进展“通道”的核心地位已基本达成共识6，并由此催生了针对 HSC 活化机制的研究探索，以寻求开发肝纤维化的新疗法。最近，一种新的肝脏内外源性信号网络被发现，肝脏内外不同细胞间涉及依赖细胞外囊泡传递核酸、蛋白质等信号分子，靶向 HSC，通过影响 HSC 的活化与迁移对肝纤维化演变起双向调控作用7-9。因此，围绕EVs 信号网络展开探索不同细胞分泌的 EVs 在肝纤维化发病及进展中的作用机制及潜在的诊疗价值，有助于拓宽肝纤维化的诊疗策略，提高肝纤维化的诊疗水平。总第 24 卷 280 期 大 众 科 技 Vol.24 No.12 2022 年 12 月 Popular Science&Technology December 2022 【收稿日期】2022-05-25【基金项目】国家自然科学基金项目（No.81860889）；广西自然科学基金资助项目（2020GXNSFAA297113）。【作者简介】王梓塨（1996），男，广西中医药大学在读硕士研究生，研究方向为中医药（壮医药）防治慢性肝病的基础与临床研究。-62-1 EVs 定义及分类 细胞外囊泡是指从多种细胞膜上脱落或者由细胞分泌的双层膜结构的囊泡状小体，直径在 40 nm1000 nm 之间10。根据胞外囊泡直径不同，可分为外泌体、微囊泡、凋亡小体和肿瘤小泡四种亚群：一类是 EVs 由多囊泡体与质膜融合后包裹亲本细胞中的核酸，蛋白质等物质释放到细胞外，称为外泌体，直径在 30 nm150 nm 之间；一类则是直接从质膜上脱落，称为微囊泡（microvesicle），直径在 150 nm1 m之间；一类是在细胞凋亡过程中产生的，通过自噬体形成及发芽脱落至胞外，称为凋亡小体（apoptotic body，ApoBDs），直径为 1 m5 m；一类是肿瘤小泡（large oncosomes），在肿瘤细胞中发现，直径为 1 m10 m11。长期的实验研究发现，EVs 不同亚群中以外泌体与肝纤维化关系最为紧密，因此，本文 EVs 除外特殊交代，均指外泌体。2 EVs 介导肝星状细胞的活化和迁移 2.1 EVs 介导肝星状细胞活化介导肝星状细胞活化 目前认为，HSC 活化分为启动阶段和持续阶段。启动阶段表现为肝损伤时，TGF1 通过丝氨酸/络氨酸激酶途径激活Smad2 和 Smad3 并磷酸化，TGF1 受体复合物转运进入静息型 HSC 胞质，与 Smad4 形成异源三聚体复合物异位进入细胞核，与 DNA 结合后，通过和转录因子的相互作用，上调-平滑肌动蛋白（-SMA）及胶原相关基因的转录和翻译，活化 HSC，产生 ECM。活化 HSC 又可作用于静止 HSC 促使更多 HSC 激活，此为 HSC 活化的持续阶段。整个过程有多条信号通路的参与，如 TGF/Smad3、JAK-STAT、Wnt/-catenin等12,13。HSC 活化后，会朝向炎症损伤部位迁移，参与损伤肝组织的修复，加重瘢痕沉积和肝功能损伤14。通过总结前人的实验成果发现，损伤肝细胞、活化的 HSC 及肝外细胞均可释放 EVs 参与 HSC 活化。2.1.1 损伤的肝细胞释放损伤的肝细胞释放 EVs 诱导诱导 HSC 活化活化 JAK-STAT 信号通路的激活与 HSC 活化及转分化相关15，受 SOCS3 蛋白严格调节。SOCS3 蛋白能阻断 JAK 与 STAT相结合并靶向蛋白酶体降解的蛋白质来沉默该途径16。有相关报道记载17，经丙肝病毒感染而损伤的肝细胞，会高度表达miR-19a 并经由外泌体靶向静止 HSC，miR-19a 在静止 HSC被内化，通过结合 HSC 内 SOCS3 的 3未翻译区域（UTR），下调 SOCS3 表达量，激活 JAK-STAT 下游信号通路传导，诱导静息 HSC 活化及转分化，同时增加 TGF-1 基因表达，加速 Smad3 磷酸化，增强纤维化标志物基因表达；之后，利用具有阻断 JAK-STAT 通路激活的化学抑制剂 Stattic 处理经miR-19a 处理的 LX2 细胞，TGF-1、CTGF 和 TIMP1 基因的表达显著减弱。PPAR-过表达与人类 HSCs 失活及肝纤维化消退呈现正相关18。Davide19研究发现，非酒精脂肪性肝纤维的患者，体内脂毒性肝细胞衍生的 EVs（hp-evs）能显著诱导 HSC 从静止型到活化型的转化，其可能的原因是脂毒性肝细胞通过衍生 hp-evs 转移脂毒性肝细胞 miR-128-3p 至静止HSC，靶向静止 HSC 内过氧化物酶体增殖剂激活受体 PPAR-并诱导其表达的下调，促进了 HSC 的活化、迁移和增殖。2.1.2 活化活化 HSC 分泌分泌 EVs 促进静息型促进静息型 HSC 的活化的活化 经研究，不仅受损肝细胞相关 EV 可诱导 HSC 激活，活化后的 HSC-EV 亦有促进静息型 HSC 活化的作用，此途径可能依赖于 HSC 的旁分泌机制。Li 等20观察发现，活化 LX-2细胞旁分泌 HSC-EV，HSC-EV 会主动靶向静止 HSC，释放FN1 纤连蛋白，之后，FN1 蛋白将以细胞表面整合素 51 为受体，二者相结合，促使靶细胞静止 HSC 激活，并促使活化HSC 细胞的迁移，同时上调基质金属蛋白酶或 I 型胶原的表达，肝纤维化呈正向发展。另据 M.A21、Yuan O22报道，EV FN1 也可能直接参与了 HSC-EV 的下游促纤维化作用。2.1.3 来源于肝外细胞来源于肝外细胞 EVs 可诱导可诱导 HSC 活化活化 研究9表明，在荷肺癌瘤小鼠骨髓来源细胞（BMDCs）来源的 EVs 中，miR-92a 被大量表达，EVs miR-92a 可直接抑制其靶标 Smad7，导致转化生长因子-信号转导增强，激活小鼠 HSC 及上调型胶原的表达；该团队在临床上也发现肺癌患者血清中循环 miR-92a 水平升高，从这些患者骨髓来源细胞分离的 EV 具有类小鼠 BMDCs EVs 的能力，可过表达miR-92a 而促进人 HSC 的活化。可见，多类细胞促 HSC 活化作用主要是通过 EVs 转导 miRNAs 及蛋白实现的，并且在实验阶段证实了阻断EV-miRNA及蛋白诱导的HSC激活可能延缓肝纤维化的进展。2.2 LSEC-EVs 介导肝星状细胞的迁移介导肝星状细胞的迁移 在肝组织损伤时，活化的 HSCs 会朝着损伤部位迁移，参与组织修复及 ECM 重塑，此过程的发生可能与邻近肝血窦内皮细胞（LSEC）分泌的因子调控有关23。肝纤维化发生时，LSEC 内高度表达 SK1，过表达的 SK1 衍生 HSC 趋化因子S1P，并经由 LSECs-EVs 包装，LSEC-EVs 转导信号通路SK1/S1P 到病理性的 HSC，通过诱导 AKT 磷酸化，促进 HSC的信号转导与迁移，加重肝纤维化24。另据报道14，应用中药红景天提取物红景天苷则能通过减少肝窦内皮细胞来源的胞外体 SK1 诱导的 HSC 活化和迁移，显著抑制 CCl4 诱导的小鼠肝纤维化，这提示，部分中药提取物可能通过外泌体途径干预 HSC 的次级细胞反应来发挥抗肝纤维化的作用。3 EVs 介导促肝纤维化因子 CTGF 调控纤维化进程 CTGF 是一种高度促纤维化的分子，在许多纤维化疾病中，CTGF 与 TGF-的表达同步增高。然而，TGF-主要在组织纤维化病变的早期表达，而 CTGF 在肝纤维化整个进程中均持续表达，因此部分学者将调控 CTGF 的表达视作为理解肝纤维化的新手段25。有研究团队