賴麗莎 綜述，徐軍發(fā)， 付文金 審校

1.廣東醫(yī)科大學檢驗醫(yī)學研究所，廣東東莞 523808；2.廣東醫(yī)科大學附屬厚街人民醫(yī)院檢驗科，廣東東莞 523945

糖尿病腎病(DN)為糖尿病常見的微血管并發(fā)癥，是導致糖尿病患者終末期腎衰竭的主要原因，也是糖尿病的主要死因之一[1]。DN發(fā)病機制復雜多樣，目前臨床尚無有效手段能阻止DN 的發(fā)生與發(fā)展。因此，深入了解其發(fā)病機制，對早期診斷和防治DN具有重要的臨床意義。外泌體作為細胞與細胞間信號傳遞的重要載體,參與多種腎臟疾病的發(fā)生、發(fā)展，本文主要就外泌體在DN中的研究進展予以綜述。

1 外泌體的形成和釋放

外泌體在真核細胞內(nèi)的多泡體(MVB)中形成，是分泌囊泡的一種亞型，為直徑40～200 nm的脂質雙分子層膜性囊泡。外泌體產(chǎn)生途徑如下：首先，細胞膜向內(nèi)凹陷，形成一種特殊類型的脂質囊泡稱為內(nèi)體，內(nèi)體通過出芽形成MVB；隨后，蛋白質與RNA[包括長非編碼RNA(lncRNA)、信使RNA(mRNA)、微小RNA(miRNA)和環(huán)狀RNA(cirRNA)]通過選擇性包裝進入MVB，MVB中的囊泡可分為早期內(nèi)體、晚期內(nèi)體和回收內(nèi)體。早期內(nèi)體經(jīng)過一系列轉換成為晚期內(nèi)體；部分晚期內(nèi)體通過與溶酶體融合而降解，而另一部分晚期內(nèi)體則通過Rab27介導的質膜融合，將MVB內(nèi)的囊泡以胞吐的形式釋放到胞外，所釋放的膜性小囊泡即為外泌體[2-4]。目前，不同的分子家族已被證明參與外泌體的細胞內(nèi)形成及分泌，這表明在外泌體中也存在不同的亞型。

外泌體含有豐富的蛋白質、mRNA和miRNA等生物信息分子，并可將信息分子靶向運輸?shù)竭h端組織，結合到靶細胞膜上，通過直接與質膜融合或被靶細胞內(nèi)吞的形式于靶細胞內(nèi)釋放內(nèi)容物。通過這種方式,外泌體完成細胞間信息和核酸等物質的交流。外泌體通過將miRNA傳遞到靶細胞胞質中,再特異性結合靶基因mRNA的3′非翻譯區(qū) (3′-UTR),誘導mRNA降解或抑制蛋白質的翻譯，從而調(diào)節(jié)特定靶蛋白在細胞內(nèi)的表達，改變靶細胞的基因表達或信號轉導途徑。這種細胞間交互作用的新方式，在DN的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用[5-6]。

2 外泌體在DN病理機制中的研究

DN的基本病理改變?yōu)槟I小球肥大、基底膜增厚、細胞外基質積聚、腎小球系膜擴張、腎小管間質纖維化、足細胞足突融合及消失等[7]。目前普遍認為高血糖、轉化生長因子-β1(TGF-β1)是DN的關鍵信號轉導和基因調(diào)控機制。近年來，隨著研究的不斷深入，有大量研究報道了外泌體及其miRNA廣泛調(diào)控腎小球、腎小管及腎間質的病變過程，而該過程是影響DN預后的重要因素。外泌體及其miRNA通過介入炎癥、纖維化和氧化應激等病理過程參與DN的發(fā)生與發(fā)展。

2.1參與腎小球系膜細胞損傷 系膜細胞肥大及ECM堆積是腎小球系膜細胞在DN狀態(tài)下最重要的病理改變[8]。BARUTTA等[9]通過使用高糖刺激腎小球系膜細胞發(fā)現(xiàn)，雖然系膜細胞外泌體分泌量明顯下降，但過量表達了外泌體源miR-145，后者可能通過促進TGF-β1過度表達，在系膜細胞肥大、腎小球基底膜增厚、腎小管間質纖維化及表皮生長因子受體下調(diào)等方面發(fā)揮作用。提示外泌體miR-145可作為DN早期診斷的潛在指標。

2.2參與腎小球足細胞損傷 足細胞損傷也是DN發(fā)生、發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，足細胞損傷發(fā)生在慢性腎臟病的早期階段。當腎小球發(fā)生功能障礙時常伴有足細胞脫落，并隨尿液排出。有研究提示，源于外泌體的蛋白標志物比全尿分析更能準確反映DN患者腎損傷改變,更適合作為DN病情的監(jiān)測指標[10]。ABE等[11]檢測了糖尿病患者尿液外泌體腎母細胞瘤-1(WT-1)蛋白發(fā)現(xiàn)，WT-1蛋白水平可有效反映糖尿病患者腎小球足細胞的損害，隨著腎功能的下降其表達水平逐漸升高,可作為DN早期診斷的非侵入性標記物。SAKURAI等[12]研究證實，骨形成蛋白(BMP)4可誘導糖尿病患者足細胞中Elf蛋白的表達；尿液外泌體Elf蛋白可作為一種新型的預測足突細胞損傷的早期無創(chuàng)標志物。同時，該研究顯示Elf蛋白通過激活足細胞中的Smad3而獨立地調(diào)控WT1蛋白的表達。LIN等[13]研究發(fā)現(xiàn)，KDM6A(一種組蛋白賴氨酸去甲基化酶)和足細胞中的KLF10蛋白在DN患者的尿液外泌體中顯著升高。KDM6A通過上調(diào)其下游靶標KLF10，產(chǎn)生正反饋回路，加重糖尿病足細胞功能障礙，同時KLF10蛋白的上調(diào)也能增加KDM6A的蛋白表達。而小鼠KDM6A或KLF10的失活或敲除可顯著抑制糖尿病誘導的蛋白尿和腎損傷。研究顯示，KDM6A-KLF10強化反饋機制可加重糖尿病足細胞功能障礙，靶向抑制KDM6A-KLF10反饋環(huán)可能有利于減輕糖尿病引起的腎損傷[13]。

2.3參與腎小球內(nèi)皮細胞損傷 腎小球內(nèi)皮功能障礙在早期DN的發(fā)病機制中發(fā)揮著重要作用，早期DN的一個重要特征為腎小球內(nèi)皮細胞增殖和毛細血管表面積增加導致腎小球肥大、硬化[14-15]。WU等[16-17]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)高糖處理的腎小球內(nèi)皮細胞來源的外泌體數(shù)量增加且觸發(fā)了足細胞的功能紊亂，通過旁分泌引起足細胞的上皮-間質轉化(EMT)；此外，這些外泌體還可活化系膜細胞，促使腎纖維化的發(fā)生。其研究證實了含有高水平TGF-β1 mRNA的外泌體可使靶細胞TGF-β1高水平表達，通過激活Smad3信號通路參與EMT，使足細胞表型發(fā)生改變，影響腎小球濾過膜的通透性，從而加快DN的發(fā)展。這表明了DN狀態(tài)下的外泌體參與了腎小球內(nèi)皮細胞與足細胞之間的相互作用，提示在高糖環(huán)境下，腎臟各細胞間能夠通過外泌體產(chǎn)生相互作用，進而引發(fā)腎臟病變。這為外泌體在DN中的作用研究提供了新的視角。

2.4參與腎小管上皮細胞損傷 腎小管損傷及其標志物的改變在DN早期即可出現(xiàn)，且可先于腎小球病變，并與DN的預后密切相關[18-19]，提示腎小管損傷可能是DN發(fā)病機制中的早期事件。對腎小管損傷的研究常常以HK-2細胞株作為研究對象。LV等[20]研究顯示，腎小管上皮細胞外泌體miR-19b-3p可通過腎小管間質炎癥介導腎臟炎癥中巨噬細胞的激活，促進腎小管間質炎癥級聯(lián)放大，參與DN的疾病進展。在DN發(fā)展過程中,外泌體在清蛋白誘導的炎性反應中起關鍵作用。JIA等[21]研究發(fā)現(xiàn)，腎小管上皮細胞吸收的清蛋白可誘導炎性反應并在促進DN進展中發(fā)揮關鍵作用。他們將人血清蛋白(HSA)誘導的HK-2細胞與巨噬細胞共同培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)HSA刺激HK-2細胞衍生的細胞外囊泡(EVs)在脂多糖存在下可誘導巨噬細胞M1極化，EVs的miR-199a-5p通過靶向Klotho/TLR4途徑誘導巨噬細胞M1極化，進一步加速DN的發(fā)展。

3 外泌體在DN治療中的應用

目前DN的治療僅限于控制血壓或血糖。一旦腎臟疾病進展到不可逆轉的階段，血液透析等替代治療將不可避免。干細胞分泌的外泌體可能具有治療DN損傷的作用。JIANG等[22]研究發(fā)現(xiàn),人尿源性干細胞外泌體(USCs-Exo)可減少DN大鼠的尿量和尿微量清蛋白的排泄,減少足細胞、腎小管上皮細胞凋亡,并增加腎小球內(nèi)皮細胞增殖。USCs-Exo內(nèi)包含的生長因子、TGF-β、血管生成素及BMP7等可能參與了這一過程,而這些產(chǎn)物被認為與血管再生和細胞生存密切相關。然而，另1項研究顯示,干細胞治療未能改善DN動物模型和臨床患者的腎功能，且可能促進腎臟纖維化[23]。因此，干細胞在DN中的治療作用目前還存在爭議，干細胞來源外泌體的安全性和有效性有待進一步研究。最新研究發(fā)現(xiàn)，用巨噬細胞源性囊泡作為載體，向炎癥腎臟遞送地塞米松，可提高細胞對糖皮質激素的敏感性，并降低慢性糖皮質激素治療的不良反應(如高血糖癥、下丘腦-垂體-腎上腺軸的抑制)；該治療方法可有效抑制腎臟的炎性反應和纖維化，且未出現(xiàn)明顯的糖皮質激素不良反應，對腎臟疾病的治療有很好的借鑒意義[24]。

4 結論與展望

外泌體可作為早期DN診斷和治療的標志物，也可通過旁分泌途徑靶向作用于效應細胞，在DN病理生理過程中發(fā)揮重要作用。外泌體源性miRNA能夠被外泌體膜結構較好的保護而避免被降解，其作為DN早期診斷的新指標表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢，不僅有助于為DN的早期治療開辟新的靶點，還將延緩甚至逆轉終末期腎臟病。

另一方面，由于DN的發(fā)病機制復雜，有關外泌體miRNA與 DN 的分子作用機制仍有待進一步深入研究。此外，目前用于分離外泌體的方法煩瑣，需要探索更適用于臨床推廣應用的外泌體分離方法。