曹啟江 周奕辰 王金巖
(遼寧何氏醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)部,沈陽 110163)
調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(T regulatory cell,Treg)是具有免疫調(diào)節(jié)活性的T細(xì)胞亞群,在維持機(jī)體的免疫耐受以及調(diào)控免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮重要作用。Treg細(xì)胞通過其表面表達(dá)抑制性分子、分泌抑炎性細(xì)胞因子,直接發(fā)揮細(xì)胞毒作用以及改變抗原呈遞細(xì)胞的抗原提呈功能而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。Treg的數(shù)量和功能異常與多種疾病有關(guān)。越來越多的研究表明Treg細(xì)胞可通過產(chǎn)生外泌體以旁分泌或內(nèi)分泌方式調(diào)控效應(yīng)性T細(xì)胞的功能,進(jìn)而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用,維持自身免疫耐受和調(diào)控免疫應(yīng)答。
外泌體(Exosomes)是指細(xì)胞合成并分泌至胞外的納米級(jí)囊泡,其內(nèi)含有多種DNA和mRNA片段、各種調(diào)節(jié)性小RNA分子、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等多種生物分子。不同的細(xì)胞或在細(xì)胞的不同狀態(tài)下釋放的外泌體不同,體現(xiàn)外泌體具有異質(zhì)性。研究發(fā)現(xiàn)機(jī)體幾乎所有的細(xì)胞均可產(chǎn)生外泌體,因此推測(cè)外泌體可能是人們新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞之間相互作用的一種新型介質(zhì),機(jī)體細(xì)胞可通過產(chǎn)生外泌體將其所攜帶的內(nèi)含物質(zhì)傳遞給不同細(xì)胞,從而改變相應(yīng)細(xì)胞的生物活性,參與多種生物學(xué)作用。
最新研究發(fā)現(xiàn)Treg細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體作用于不同的免疫細(xì)胞發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。本文對(duì)Treg細(xì)胞產(chǎn)生外泌體的生物學(xué)特點(diǎn)以及其在疾病中的作用做一綜述,旨在為研究Treg細(xì)胞的生物學(xué)功能和其在疾病病理形成中的作用提供理論依據(jù)。
免疫系統(tǒng)的主要功能是識(shí)別并清除異己抗原并對(duì)自身組織建立免疫耐受。Treg細(xì)胞是一種獨(dú)特的細(xì)胞亞群,在建立機(jī)體的免疫耐受和維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用[1]。Treg細(xì)胞包括CD4+Treg細(xì)胞、CD8+Treg以及NKT細(xì)胞等。
CD4+CD25+Foxp3+Treg細(xì)胞屬于CD4+T細(xì)胞亞群,占正常人外周血及脾臟組織中的CD4+T細(xì)胞的5%~10%[2]。其利用細(xì)胞表面分子主要包括CD25分子(IL-2受體鏈,IL-2R)、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原-4(CTLA-4)、程序化死亡配體-1(Programmed death-ligand1,PD-L1)、糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子受體(Glucocorticoid induced tumor necrosis factor receptor,GITR)及人類白細(xì)胞抗原-DR(Human leukocyte antigen,HLA-DR)等發(fā)揮免疫抑制作用[3-6]。此外,還通過其他多種機(jī)制發(fā)揮免疫抑制作用[7],如通過分泌抑制性細(xì)胞因子,如IL-10、IL-35或TGF-β來抑制效應(yīng)性T細(xì)胞(T effector cell,Teffs)的生物學(xué)功能[8];通過釋放細(xì)胞毒性分子如穿孔素或顆粒酶促進(jìn)Teffs細(xì)胞凋亡[9];通過干擾T細(xì)胞代謝來發(fā)揮抑制作用,比如Treg細(xì)胞表達(dá)CD39和/或CD73分子,裂解胞外ATP等物質(zhì)產(chǎn)生腺苷,促進(jìn)Teffs細(xì)胞的胞內(nèi)第二信使cAMP升高,進(jìn)而干擾其代謝、增殖與生物學(xué)功能[10];Treg還可抑制抗原提呈細(xì)胞的成熟或誘導(dǎo)耐受性樹突狀細(xì)胞等發(fā)揮免疫抑制作用[11]。CD8+Treg細(xì)胞主要來源于CD8+CD28-T淋巴細(xì)胞,表面表達(dá)CTLA-4通過與B7結(jié)合發(fā)揮調(diào)節(jié)作用,或者通過分泌IL-10刺激產(chǎn)生CD8+Treg細(xì)胞發(fā)揮抑制作用。NKT細(xì)胞是連接固有免疫與適應(yīng)性免疫的橋梁之一,主要發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)和細(xì)胞毒作用。
因此,普遍認(rèn)為Treg細(xì)胞可通過表面表達(dá)多種分子以直接接觸方式發(fā)揮抑制作用;產(chǎn)生多種抑制性細(xì)胞因子和毒性分子等以間接方式作用于其他免疫細(xì)胞,發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。然而,最新的研究顯示Treg細(xì)胞以一種新的方式,即產(chǎn)生外泌體,以旁分泌和內(nèi)分泌方式與其他細(xì)胞相互作用,進(jìn)而發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用。
外泌體是機(jī)體細(xì)胞合成并分泌到胞外的囊泡,直徑通常在30~100 nm,囊泡具有質(zhì)膜,其內(nèi)部包裹著豐富的蛋白質(zhì)、核酸物質(zhì)和脂類等生物分子[12]。與細(xì)胞的質(zhì)膜類似,外泌體的質(zhì)膜中含有脂類分子。研究發(fā)現(xiàn)外泌體的質(zhì)膜富含膽固醇、神經(jīng)酰胺和鞘磷脂以及飽和或單一不飽和脂肪酸。脂類分子可促進(jìn)外泌體與靶細(xì)胞質(zhì)膜融合,并參與維持外泌體的形態(tài)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[13]。外泌體中的核酸物質(zhì)來源細(xì)胞本身,包括多種DNA和mRNA片段、小分子RNA如microRNA(miRNA)、Small interfering RNA(siRNA)、Long non-coding RNA(lncRNA)和circRNA等。蛋白質(zhì)成分則包括來源于細(xì)胞本身的非特異性保守蛋白質(zhì)如細(xì)胞骨架蛋白、跨膜融合蛋白和熱休克蛋白(HSP60/90)等以及特異性蛋白質(zhì)。外泌體中的特異性蛋白質(zhì)根據(jù)來源細(xì)胞不同而各異,如抗原呈遞細(xì)胞來源的外泌體中富含MHC-Ⅰ類分子、MHC-Ⅱ類分子和B7分子,這些分子均與抗原提呈細(xì)胞的抗原提呈功能密切相關(guān)[14];血小板來源的外泌體富含整合蛋白CD41a分子[15];CD8+T細(xì)胞來源的外泌體中富含穿孔素和顆粒酶,作用于靶細(xì)胞促進(jìn)靶細(xì)胞凋亡發(fā)揮CTL細(xì)胞的裂解作用[16]。總之,外泌體中含有多種生物分子,這些分子不僅來源于細(xì)胞本身,而且在介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞之間的相互作用中發(fā)揮關(guān)鍵作用。細(xì)胞通過產(chǎn)生和釋放外泌體作為介導(dǎo)機(jī)體細(xì)胞通訊的一種新型方式。
外泌體的合成和釋放是一個(gè)連續(xù)的復(fù)雜過程,主要包括四個(gè)階段:起始、內(nèi)吞、多泡體形成和分泌[17]。具體的合成和釋放過程涉及兩種途徑:內(nèi)體蛋白分選轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物(Endosomal sorting complex required for transport,ESCRT)依賴和ESCRT非依賴途徑。ESCRT由4個(gè)復(fù)合物組成,包括ESCRT-0到ESCRT-Ⅲ。ESCRT依賴性途徑起始于細(xì)胞質(zhì)膜在網(wǎng)格蛋白作用下細(xì)胞膜表面受體內(nèi)陷并導(dǎo)致胞膜內(nèi)磷酸磷脂酰肌醇泛素化,形成早期內(nèi)體。然后早期內(nèi)體經(jīng)過內(nèi)部的酸化發(fā)育形成晚期內(nèi)體。在ESCRT復(fù)合物、磷脂酶D2(Phospholipase D2,PLD2)、胞內(nèi)銜接蛋白(Syntenin)以及附屬蛋白質(zhì)(Alix)等作用下晚期內(nèi)體局部出芽形成多囊泡體(Multivesicular endosomes,MVE),部分MVE經(jīng)溶酶體途徑被降解,不被溶酶體途徑降解的MVE與細(xì)胞質(zhì)膜融合形成外泌體并釋放到細(xì)胞外基質(zhì)[18];ESCRT非依賴分泌途徑是在質(zhì)膜中神經(jīng)鞘脂神經(jīng)酰胺的作用下,神經(jīng)酰胺激活G蛋白耦聯(lián)的神經(jīng)酰胺受體,將miRNA和脂筏等生物分子裝載進(jìn)入內(nèi)體后,進(jìn)行膜融合釋放外泌體到細(xì)胞外基質(zhì)[19]。
最初,外泌體被認(rèn)為僅僅是細(xì)胞處理不需要成分的一種手段[20],然而,現(xiàn)在人們認(rèn)為外泌體可富集某些特定的核酸、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)作為細(xì)胞間信號(hào)傳遞媒介,維持正常的細(xì)胞穩(wěn)態(tài)過程或病理發(fā)展的結(jié)果[21]。
在21世紀(jì)初人們就發(fā)現(xiàn)活化的T細(xì)胞可產(chǎn)生外泌體發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用,隨后的研究證明多種免疫細(xì)胞包括樹突狀細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞均可以釋放各種不同的外泌體發(fā)揮多種生物學(xué)作用[22];Clayton等[23]在人的膀胱癌腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞可以產(chǎn)生外泌體,該外泌體表達(dá)CD73分子,后者可降解胞外單磷酸腺苷(AMP)為腺苷,進(jìn)而抑制T細(xì)胞的活化和效應(yīng)功能;Li等[24]總結(jié)近期Treg細(xì)胞的起源與功能分類時(shí),強(qiáng)調(diào)外泌體在維持和調(diào)節(jié)Treg細(xì)胞穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。上述研究結(jié)果使人們想到Treg細(xì)胞能否通過產(chǎn)生外泌體發(fā)揮生物學(xué)作用。
2013年Smyth等[25]發(fā)現(xiàn)Treg細(xì)胞經(jīng)抗CD3抗體和抗CD28抗體刺激活化后可產(chǎn)生外泌體,這種外泌體質(zhì)膜表面表達(dá)CD25分子和CTLA-4分子等免疫調(diào)節(jié)分子。將純化的外泌體與Teffs細(xì)胞共培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)其可阻止Teffs細(xì)胞增殖、抑制分泌效應(yīng)性細(xì)胞因子IFN-γ等,并促進(jìn)免疫耐受的形成;進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Treg產(chǎn)生的外泌體可表達(dá)CD73分子通過腺苷/腺苷受體通路激活Teffs細(xì)胞的胞內(nèi)cAMP,抑制Teffs細(xì)胞發(fā)揮作用,促進(jìn)免疫耐受的形成[10]。有趣的是,Zhang等[26]利用小鼠B16黑色素瘤的腫瘤模型實(shí)驗(yàn)顯示CD8+CD25+Treg細(xì)胞在活化后可釋放外泌體,該外泌體表達(dá)很多重要的細(xì)胞表面膜分子如CD25和GITR等分子,體外實(shí)驗(yàn)表明該外泌體可阻止樹突狀細(xì)胞的抗原提呈并具有抑制T細(xì)胞增殖的作用,將體外純化的外泌體與樹突狀細(xì)胞共同注射B16黑色素瘤小鼠能顯著抑制CTL介導(dǎo)的抗腫瘤免疫應(yīng)答,促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng);Treg細(xì)胞通過釋放外泌體抑制抗原提呈細(xì)胞與CTL相互作用被隨后的實(shí)驗(yàn)證實(shí),Xie等[27]研究小鼠黑色素瘤移植模型發(fā)現(xiàn),腫瘤組織中Treg細(xì)胞分泌的外泌體表達(dá)淋巴細(xì)胞功能相關(guān)組分(LFA-1)和TCR,抑制DC上抗原肽/MHC復(fù)合體的抗原呈遞能力或通過過表達(dá)FasL分子介導(dǎo)細(xì)胞毒作用進(jìn)而抑制T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫應(yīng)答。促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)[27]。以上研究表明Treg細(xì)胞來源的外泌體通過表達(dá)多種表面分子與其他免疫細(xì)胞相互作用來發(fā)揮免疫抑制作用。
Treg細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體除表達(dá)特定的表面分子發(fā)揮免疫抑制作用外,外泌體中還含有多種RNA成分以及胞質(zhì)成分,通過釋放外泌體中的組分與靶細(xì)胞相互作用來發(fā)揮其生物學(xué)功能。Bryniarski等[28]研究過敏性皮炎,利用miRNA-150缺失突變小鼠動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn),T細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體可特異性利用組分miRNA-150抑制Teffs細(xì)胞活性,Treg細(xì)胞亦可分泌外泌體將特異性miRNA轉(zhuǎn)移至T細(xì)胞,通過抑制T細(xì)胞效應(yīng)基因的表達(dá)抑制T細(xì)胞的增殖和生物學(xué)功能。Chatila等[29]進(jìn)一步分析表明Treg細(xì)胞分泌外泌體誘導(dǎo)免疫耐受,與Okoye觀點(diǎn)的一致性。Okoye等[30]的研究發(fā)現(xiàn),Treg細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體中含有多種調(diào)節(jié)性RNA成分如miR-155、Let-7b和Let-7d,其中Let-7d可以靶向前列腺素內(nèi)過氧化物合成酶2(Ptgs2)的合成基因Cox-2,將靶基因沉默可抑制Th1細(xì)胞增殖和細(xì)胞因子IL-2和IFN-γ的分泌,通過非自主基因沉默抑制細(xì)胞因子IL-2和IFN-γ等效應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯,抑制致病性Th1細(xì)胞的活化和發(fā)揮其生物學(xué)作用,阻止自身免疫病的發(fā)生發(fā)展[30,31];Wen等[32]研究年齡相關(guān)性血管炎綜合征發(fā)現(xiàn),CD8+CD25+Treg細(xì)胞分泌的外泌體含有NADPH氧化酶2(NOX2),過度表達(dá)NOX2可恢復(fù)CD8+Treg細(xì)胞的抑制功能,從而保護(hù)高齡個(gè)體免受組織破壞性炎癥性疾病。以上研究表明Treg細(xì)胞來源的外泌體利用非編碼RNA作用于靶細(xì)胞或內(nèi)含組分發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。
Treg細(xì)胞可產(chǎn)生IL-10、IL-35和TGF-β等細(xì)胞因子發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[8]。Treg細(xì)胞是否通過合成外泌體釋放這些抑炎性細(xì)胞因子發(fā)揮免疫抑制作用?Cai等[33]實(shí)驗(yàn)證實(shí)分離的樹突狀細(xì)胞來源的外泌體上含有IL-35和TGF-β,利用這樣的樹突狀細(xì)胞可誘導(dǎo)產(chǎn)生Treg細(xì)胞和降低Th17比例,抑制炎癥性自身免疫疾病。然而,目前尚未見Treg細(xì)胞釋放的外泌體中含有上述細(xì)胞因子的相關(guān)報(bào)道以及相關(guān)的機(jī)制也不清楚。
Treg細(xì)胞來源的外泌體內(nèi)含物收集過程是隨機(jī)選擇母細(xì)胞胞質(zhì)中的生物分子還是靶向富集某些特定的生物分子,對(duì)這一問題的回答仍不清楚。Villarroya等[34]研究發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞形成外泌體時(shí),類泛素化的異質(zhì)核糖核蛋白A2B1(hnRNPA2B1)可通過結(jié)合特定序列來調(diào)控分選miRNA。Kelada等[35]對(duì)曼氏血吸蟲慢性感染的Th2和大腸桿菌感染的Th1免疫應(yīng)答中Treg細(xì)胞的外泌體全基因組測(cè)序發(fā)現(xiàn):miRNA-10a和miRNA-182分別是Th1或Th2的關(guān)鍵miRNA可控制IL-2和IFN-γ的表達(dá),進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Treg細(xì)胞可富集不同性質(zhì)的miRNA形成外泌體,進(jìn)而調(diào)控效應(yīng)性CD4+T細(xì)胞的生物學(xué)作用,發(fā)揮免疫抑制功能?;谏鲜龅膶?shí)驗(yàn)研究我們推測(cè)Treg細(xì)胞可能在不同的炎性條件下通過選擇性富集胞內(nèi)不同區(qū)域的不同胞內(nèi)組分形成外泌體發(fā)揮特定的生物學(xué)作用。
總之,以上研究結(jié)果表明,Treg細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體含有多種來自細(xì)胞本身的成分如膜表面蛋白質(zhì)分子、多種RNA甚至細(xì)胞因子,可與靶細(xì)胞高效作用從而有效地發(fā)揮Treg細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用。
4.1Treg細(xì)胞來源的外泌體與移植免疫 移植免疫是指組織或器官移植時(shí),受者的免疫系統(tǒng)與供者的移植物相互作用而發(fā)生的細(xì)胞和/或體液免疫應(yīng)答。在移植過程中Treg細(xì)胞能夠誘導(dǎo)免疫耐受,對(duì)移植成功起到關(guān)鍵作用。而Treg細(xì)胞來源的外泌體可利用其表面分子和載有的miRNA等組分誘導(dǎo)免疫耐受,預(yù)防排斥反應(yīng)發(fā)生。
Yu等[36]研究大鼠腎移植動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)P桶l(fā)現(xiàn),Treg細(xì)胞來源的外泌體能夠延長(zhǎng)同種異體移植物的存活和功能;Agarwal等[37]實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)一步證實(shí),Treg細(xì)胞來源的外泌體表達(dá)CD25和CTLA-4等表面分子,通過抑制Teffs細(xì)胞的增殖和活性發(fā)揮免疫抑制作用,誘導(dǎo)免疫耐受而阻止發(fā)生移植排斥反應(yīng)。Aiello等[38]利用腺病毒載體轉(zhuǎn)移顯性抑制基因核因子激酶抑制子(Inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase,IKK2)阻斷NF-κB信號(hào)通路獲得未成熟樹突狀細(xì)胞,利用該未成熟樹突狀細(xì)胞體外誘導(dǎo)產(chǎn)生Treg細(xì)胞,該Treg細(xì)胞分泌的外泌體含有miRNA(miR-503、miR-330和miR-9),miRNA通過干擾T細(xì)胞的細(xì)胞周期蛋白的表達(dá)抑制T細(xì)胞增殖;另外,該研究還發(fā)現(xiàn)該Treg細(xì)胞來源的外泌體含有誘導(dǎo)型NO合成酶(iNOS)可誘導(dǎo)產(chǎn)生大量NO,誘發(fā)Teffs細(xì)胞凋亡;體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)回輸未成熟的樹突狀細(xì)胞誘導(dǎo)的iTreg細(xì)胞可有效阻止移植排斥反應(yīng),延長(zhǎng)腎移植存活的時(shí)間,這些結(jié)果說明iTreg細(xì)胞可通過釋放外泌體促進(jìn)機(jī)體對(duì)移植物免疫耐受的形成,延長(zhǎng)移植物的存活時(shí)間[38]。上述研究表明Treg細(xì)胞可釋放特定的外泌體降低抗移植物免疫應(yīng)答強(qiáng)度,促進(jìn)機(jī)體對(duì)移植物的免疫耐受來延長(zhǎng)移植物存活時(shí)間。因此,理解和闡明Treg來源的外泌體的作用機(jī)制可為實(shí)體器官的同種異體移植排斥反應(yīng)的診斷評(píng)估與免疫治療奠定理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
4.2Treg細(xì)胞來源的外泌體與感染性疾病 Treg細(xì)胞在抗感染過程中發(fā)揮重要的免疫調(diào)節(jié)作用。Treg細(xì)胞可調(diào)控抗感染免疫應(yīng)答的強(qiáng)度來保護(hù)機(jī)體免受過度炎癥反應(yīng)造成的組織損傷,但是這可能增加病原體持久性體內(nèi)存活而形成慢性感染或感染性疾病復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。Cook等[39]觀察幽門螺旋桿菌感染時(shí)發(fā)現(xiàn):胃黏膜局部聚集大量Treg細(xì)胞可抑制由幽門螺桿菌感染導(dǎo)致炎癥反應(yīng)引發(fā)的胃潰瘍,然而該Treg細(xì)胞釋放的外泌體中含有與該病原體相關(guān)組分結(jié)合的受體,進(jìn)而造成病灶轉(zhuǎn)移并發(fā)生持續(xù)性感染,最終導(dǎo)致慢性潰瘍性胃炎直至引發(fā)胃癌;Gonzalez等[40]研究慢性人類HIV病毒感染,Treg細(xì)胞在局部黏膜的數(shù)量和循環(huán)明顯增加,其一方面降低病毒的拷貝數(shù)阻止樹突狀細(xì)胞向T細(xì)胞的抗原提呈,一方面通過外泌體含有的CD39促使更多的T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為Treg細(xì)胞而抑制免疫應(yīng)答。上述研究揭示Treg細(xì)胞與病原微生物發(fā)生發(fā)展的部分分子機(jī)制,有助于提高Treg細(xì)胞對(duì)病原微生物識(shí)別的特異性,通過精準(zhǔn)的靶向Treg細(xì)胞操作可以提高免疫調(diào)控的精確程度。
4.3Treg細(xì)胞來源的外泌體與自身免疫病 自身免疫性疾病是機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài)被打破后,發(fā)生異常免疫反應(yīng)而攻擊自身抗原,破壞機(jī)體自身正常組織和細(xì)胞,從而引發(fā)的慢性炎癥性疾病,Treg細(xì)胞的數(shù)量或功能異常在平衡免疫反應(yīng)過程中承擔(dān)重要角色,對(duì)多發(fā)性硬化癥、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、Ⅰ型糖尿病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、炎癥性腸病等自身免疫病起到調(diào)節(jié)和預(yù)防作用[41-44]。如多發(fā)性硬化癥(Multiple sclerosis,MS)是由T細(xì)胞介導(dǎo)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)脫髓鞘疾病,Kimura等[44]研究表明通過Treg細(xì)胞來源的外泌體組分Let-7i可阻斷胰島素樣生長(zhǎng)因子1受體(IGF1R)與轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β受體1(TGF-βR1)途徑而阻止誘發(fā)MS;類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(Rheumatoid arthritis,RA)是一種以關(guān)節(jié)病變?yōu)橹鞯穆匀碜陨砻庖咝约膊?,Wang等[43]研究發(fā)現(xiàn)Treg細(xì)胞可產(chǎn)生外泌體,利用外泌體組分miR-548a-3p干擾調(diào)節(jié)TLR4/NF-κB信號(hào)通路,用于調(diào)控RA發(fā)生、診斷與治療;Ⅰ型糖尿病(Type 1 diabetes mellitus,T1DM)是一種自身免疫性疾病,由T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)破壞胰島-β細(xì)胞導(dǎo)致胰島素分泌絕對(duì)不足而發(fā)病,Zhou等[42]研究發(fā)現(xiàn)組織蛋白酶G(CatG)參與胰島素原抗原呈遞激活T細(xì)胞,生成大量Th1細(xì)胞降低Th2和Treg細(xì)胞數(shù)量導(dǎo)致胰島-β細(xì)胞受到破壞發(fā)生T1DM,實(shí)驗(yàn)研究表明干擾下調(diào)CatG表達(dá)可降低T1DM。因此,可以利用Treg細(xì)胞來源的外泌體miRNA干擾CatG作為一種治療T1DM的手段。
Treg細(xì)胞來源的外泌體miRNA可通過基因沉默,抑制Th1細(xì)胞增殖和細(xì)胞因子的產(chǎn)生來抑制自身反應(yīng)性T細(xì)胞,或者通過含有抑制性細(xì)胞因子和表面分子結(jié)合靶細(xì)胞來抑制免疫應(yīng)答,參與自身免疫耐受和免疫過程的建立、維持與調(diào)節(jié)[45]。
4.4Treg細(xì)胞來源的外泌體與腫瘤 腫瘤微環(huán)境是由腫瘤細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、炎癥細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)共同構(gòu)成的有利于腫瘤起始、生長(zhǎng)、入侵和轉(zhuǎn)移的局部病理環(huán)境,其中存在大量的Treg細(xì)胞、髓源性抑制細(xì)胞(Myeloid-derived suppressor cells,MDSC)和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(Tumor-associated macrophage,TAM)等免疫抑制性細(xì)胞,這些細(xì)胞及其活性分子構(gòu)成免疫抑制微環(huán)境,促進(jìn)腫瘤免疫逃逸。外泌體參與腫瘤轉(zhuǎn)移、促進(jìn)血管生成、缺氧、TGF-β信號(hào)、連環(huán)蛋白信號(hào)以及EMT信號(hào)促進(jìn)腫瘤微環(huán)境形成,而Treg細(xì)胞來源的外泌體可反映母細(xì)胞的狀態(tài)與胞內(nèi)情況,其產(chǎn)生的外泌體輔助腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體共同調(diào)控腫瘤細(xì)胞以及腫瘤的微環(huán)境,引起腫瘤免疫逃逸,影響腫瘤的形成、侵襲和轉(zhuǎn)移[46]。
臨床檢測(cè)結(jié)果表明腫瘤浸潤的Treg細(xì)胞可通過釋放外泌體發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。Santos等[47]研究乳腺癌發(fā)現(xiàn)腫瘤干細(xì)胞以及Treg細(xì)胞分泌外泌體組分miR-155促進(jìn)上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為上皮間質(zhì)細(xì)胞而增加耐藥性促進(jìn)腫瘤復(fù)發(fā);Huang等[48]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)表皮生長(zhǎng)因子受體(Epidermal growth factor receptor,EGFR)與肺癌的發(fā)生密切相關(guān),EGFR能夠活化PI3K引起DC表達(dá)IDO形成耐受性DC產(chǎn)生Treg細(xì)胞,Treg細(xì)胞及其產(chǎn)生的外泌體通過表面分子以及穿孔素和顆粒酶作為腫瘤特異抗原可以破壞腫瘤抗原特異性的CD8+T細(xì)胞,促使腫瘤侵襲;Whiteside等[49]研究頭頸部鱗癌發(fā)現(xiàn)外泌體包括Treg細(xì)胞來源的外泌體表達(dá)程序性細(xì)胞死亡蛋白配體-1(Programmed death ligand-1,PD-L1),與PD-1結(jié)合后啟動(dòng)PI3K傳遞抑制信號(hào),抑制CD4+T向Th1和Th17分化,以及抑制Teffs作用,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生上皮間質(zhì)化而促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。
腫瘤轉(zhuǎn)移是指惡性腫瘤細(xì)胞從原發(fā)部位經(jīng)淋巴、血液或體腔等途徑,到達(dá)其他部位繼續(xù)生長(zhǎng)的過程,超過95%的腫瘤相關(guān)死亡都由腫瘤轉(zhuǎn)移引發(fā),這一過程不是單一癌細(xì)胞的自主功能,而是需要多種因素共同形成腫瘤微環(huán)境來完成[50]。研究發(fā)現(xiàn),在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中外泌體介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),其中腫瘤浸潤Treg細(xì)胞來源的外泌體可以作為載體攜帶源細(xì)胞中的生物活性物質(zhì),通過內(nèi)分泌循環(huán)輔助建立腫瘤微環(huán)境,介導(dǎo)營養(yǎng)轉(zhuǎn)移、促進(jìn)血管生成和凝聚以及癌細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)移等作用[51]。因此,腫瘤的微環(huán)境能夠檢測(cè)到大量的Treg細(xì)胞,Treg細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體促進(jìn)腫瘤局部微環(huán)境的建立與維持,為腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移提供幫助,而揭示Treg細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體對(duì)腫瘤調(diào)節(jié)的作用機(jī)制,有利于將Treg細(xì)胞來源的外泌體作為腫瘤檢測(cè)和治療的手段[52,53]。研究Treg細(xì)胞來源的外泌體為炎癥性疾病的早期診斷、預(yù)后及免疫治療提供新的思路,作為基因干預(yù)治療的新靶點(diǎn),在臨床上為腫瘤免疫治療與診斷提供潛在手段。
Treg細(xì)胞可通過多種機(jī)制調(diào)控免疫應(yīng)答,包括近距離細(xì)胞接觸的方式比如利用其表面表達(dá)的分子或細(xì)胞毒作用;遠(yuǎn)距離Treg細(xì)胞分泌抑制因子或受體分子等方式抑制Teffs。近來研究發(fā)現(xiàn)Treg細(xì)胞可利用外泌體作為胞內(nèi)信號(hào)交流的新機(jī)制來調(diào)控免疫應(yīng)答,了解其作用機(jī)理有助于將Treg細(xì)胞來源的外泌體開發(fā)為抗腫瘤疫苗以及作為藥物或生物工程載體準(zhǔn)確靶向細(xì)胞用于疾病診斷與治療,對(duì)其生物活檢技術(shù)具有無限期望。
Treg細(xì)胞來源的外泌體用于人類疾病治療具有有效性和安全性,但還存在一些關(guān)鍵限制,如目前還沒有關(guān)于外泌體提取、分離和純化的正式標(biāo)準(zhǔn);Treg細(xì)胞非組成型釋放外泌體,需要CD3+CD28+抗體激活,這樣存在污染的可能;使用外泌體的特異靶向性和用量還不能確定等問題需進(jìn)一步解決。因此,醫(yī)學(xué)家和生物學(xué)家需共同深入闡明Treg細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)的分子機(jī)制以及利用Treg細(xì)胞來源外泌體開發(fā)穩(wěn)定特異免疫療法對(duì)有效治療免疫相關(guān)疾病具有重要理論和臨床實(shí)踐意義。