馬菲菲 ，魏書瑤 綜述， 馮珊珊 ，哈小琴 審校

1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九四〇醫(yī)院檢驗(yàn)科，甘肅 蘭州 730050；3.甘肅省干細(xì)胞與基因藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730050；4.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅蘭州730030

2 型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）是常見的慢性疾病之一，嚴(yán)重威脅人們健康，影響患者的生活質(zhì)量。根據(jù)國際糖尿病聯(lián)合會(huì)（International Diabetes Federation，IDF）官網(wǎng)發(fā)布完整版《2021IDF全球糖尿病地圖（第 10 版）》統(tǒng)計(jì)，2021年，全球成年糖尿病患者約為 5.37 億（10.5%），預(yù)計(jì)至2045年，全球糖尿病患者人數(shù)將達(dá)7.84 億［1］。糖尿病患者中以T2DM 為主，占糖尿病病例總數(shù)的95%［2］。T2DM 的主要致病原因包括胰島素抵抗、胰島β 細(xì)胞受損或兩者兼有［3］，但其發(fā)病機(jī)制尚未明確，可能涉及多種因素，包括家族史、肥胖、不良飲食及缺乏運(yùn)動(dòng)等。大多數(shù)T2DM 患者發(fā)病年齡約為55歲，患者年齡正趨向年輕化［4］。目前，針對(duì)T2DM 的臨床治療方法包括口服降糖類藥物及外源性注入胰島素等，存在療效差、產(chǎn)生藥物耐受及可能產(chǎn)生副作用的問題，無法有效改善患者的病情。

細(xì)胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）是一種小脂質(zhì)結(jié)合小泡，能夠作為細(xì)胞間通訊的一部分［5］，這些囊泡可由多種細(xì)胞釋放，包括干細(xì)胞［6］、祖細(xì)胞［7］、內(nèi)皮細(xì)胞［8］、脂肪細(xì)胞［9］和癌細(xì)胞［10］。EVs分為外泌體、微泡和凋亡小體3 類［11］。起初，研究者認(rèn)為EVs 是一種無作用的細(xì)胞碎片，后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，EVs 包含RNA 等生物分子，因此逐漸引起人們的關(guān)注［12］。目前，對(duì)外泌體在各種腫瘤、代謝性疾病、心血管疾病及并發(fā)癥中作用的研究較多，且已證實(shí)在這些疾病的發(fā)病機(jī)理、治療中具有重要作用［13-15］。因此，本文就外泌體在T2DM 相關(guān)治療中作用的研究進(jìn)展作一綜述，以期為T2DM 的治療提供新的思路和方法。

1 外泌體的生物學(xué)特點(diǎn)及功能

外泌體是一種納米級(jí)大小，由細(xì)胞主動(dòng)吞吐分泌的EVs 樣小體，具有膜結(jié)構(gòu)，包含復(fù)雜RNA 和蛋白質(zhì)，直徑為30 ～150 nm。1983年，于綿羊網(wǎng)織紅細(xì)胞中首次發(fā)現(xiàn)外泌體，1987年由Johnstone 將其命名為“exosome”［16］。多種細(xì)胞在正常及病理狀態(tài)或體外培養(yǎng)時(shí)均可分泌外泌體，且天然存在于多種體液中，包括血液、唾液、尿液、腦脊液和乳汁。外泌體可攜帶多種生物分子，如DNA 片段、circRNA、mRNA、miRNA、功能蛋白、轉(zhuǎn)錄因子等，可完成細(xì)胞間復(fù)雜的信息傳遞過程；其膜結(jié)構(gòu)還能表達(dá)多種抗原及抗體分子，參與細(xì)胞間的信息交流與物質(zhì)交換，在多種生理和病理過程中均發(fā)揮重要作用，如細(xì)胞間通訊、細(xì)胞遷移、分化、促血管新生、免疫應(yīng)答、抗原提呈、腫瘤侵襲等，還可作為納米載體裝載基因或藥物到達(dá)靶器官［17］。

2 外泌體在T2DM 治療中的作用

2.1 外泌體的靶向性 超順磁性氧化鐵納米顆粒（superparamagnetic iron oxide nano-Particles，SPIONs）是一種直徑小于100 nm，具有超順磁性的新興功能材料［18］，由氧化鐵納米顆粒通過表面活性劑改性，經(jīng)有機(jī)聚合物及無機(jī)材料包覆制備而成［19］，其具有先進(jìn)的靶向能力、生物相容性、生物降解性和低毒性，因此，SPIONs 作為藥物靶向治療工具具有良好的應(yīng)用前景［20］。具有磁性的外泌體可通過外部磁力（magnetic Force，MF）進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，從而將藥物靶向遞送至靶細(xì)胞，以達(dá)到更理想的治療效果，為腫瘤、糖尿病等疾病的治療提供具有理想靶向特性的外泌體。因此，具有SPIONs 靶向修飾的外泌體可能成為T2DM 治療中潛在的治療手段，ZHUANG 等［21］將SPIONs 修飾的外泌體作為藥物載體，構(gòu)建了載有BAY55-9837 的外泌體（BAY-exosome-SPIONs），并將構(gòu)建的外泌體注射給糖尿病患者，通過BAYSS-9837的血糖濃度檢測表明，BAY-exosome-SPIONs 可延長BAY55-9837 在體內(nèi)的血漿半衰期，從而減少藥物的注射次數(shù)，提高患者的依從性。在葡萄糖干預(yù)前 15 min，分別用 BAY55-9837、Bay-exosome-Spion 和Bayexosome-Spion ／ MF（用立體帶在胰島位置皮膚表面放置磁鐵1 h）處理db ／ db 糖尿病小鼠，動(dòng)態(tài)測定血糖和胰島素水平，結(jié)果表明，BAY-exosome-SPION可顯著增加胰島素的分泌，減輕高血糖癥［21］。因此，BAY-exosome-SPION ／ MF 是一個(gè)良好的藥物載體靶標(biāo)，可提高藥物的靶向性，有望成為治療T2DM的候選方案。

2.2 外泌體miRNA 在脂肪能量代謝中的作用 糖尿病的主要機(jī)制與肝臟和脂肪組織的調(diào)節(jié)密切相關(guān)，外泌體可能參與肝臟與脂肪組織間的相互作用。糖脂代謝紊亂是T2DM 和肥胖的重要原因，60% ～70%的糖尿病患者表現(xiàn)出一定程度的血脂異常［22］。肝細(xì)胞通過外泌體與其他肝細(xì)胞進(jìn)行通訊，以促進(jìn)肝臟損傷后的修復(fù)和再生［23-24］。體外研究表明，丙型肝炎病毒感染的肝細(xì)胞外泌體攜帶miR-19a，可激活STAT3 介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化生長因子-β 信號(hào)通路，隨后激活肝星狀細(xì)胞［25］。miRNA 是外泌體攜帶的主要信號(hào)分子之一，在多種生物學(xué)過程中起著重要作用。研究表明，miR-130a 在非肥胖的自發(fā)性T2DM 大鼠中高度表達(dá)［26］，并調(diào)節(jié)肝臟中的胰島素敏感性和脂肪變性［27］。同時(shí)，肝臟和脂肪組織是合成脂肪酸的主要部位，也是參與動(dòng)物體內(nèi)胰島素信號(hào)的主要部分，特別是在嚙齒動(dòng)物中，肝臟和脂肪組織對(duì)脂肪生成極為重要［28-29］。有研究發(fā)現(xiàn)，T2DM ／ 肥胖癥患者中，循環(huán)和脂肪細(xì)胞miRNA 表達(dá)存在顯著差異，分析原因可能為肝臟外泌體miR-130a-3p 通過對(duì)AKTAS160-GLUT4 信號(hào)通路的調(diào)控，減輕脂肪細(xì)胞糖代謝異常，闡明了肝臟外泌體miR-130a-3p 在脂肪組織代謝中的作用［30］，該研究明確了肝臟外泌體來源miRNA 對(duì)脂肪組織能量代謝調(diào)節(jié)的作用，通過介導(dǎo)脂肪組織與肝臟組織之間的相互作用參與機(jī)體能量平衡調(diào)節(jié)。

2.3 外泌體與胰島素抵抗改善的相關(guān)性 炎癥在肥胖相關(guān)T2DM 的胰島素抵抗中起重要作用，如促炎性脂肪組織巨噬細(xì)胞（M1）分泌腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β，IL-β）、單核細(xì)胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）等因子，引發(fā)炎癥，誘導(dǎo)胰島素靶細(xì)胞（脂肪細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞和胰島細(xì)胞）產(chǎn)生胰島素抵抗［31-32］。源自脂肪細(xì)胞的EVs 可促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1 分化，促進(jìn)M1 細(xì)胞分泌炎性因子，使靶細(xì)胞產(chǎn)生胰島素抵抗。ZHANG 等［33］研究表明，肥胖模型小鼠脂肪細(xì)胞來源的EVs 可誘導(dǎo)M1 型巨噬細(xì)胞表型，引起脂肪細(xì)胞胰島素抵抗，其機(jī)制為脂肪細(xì)胞分泌的EVs 被運(yùn)送至骨髓巨噬細(xì)胞（bone marrow macrophage，BMMs），EVs 中的miR-155 可通過靶向SOCS1 和調(diào)節(jié)JAK ／STAT 通路有效誘導(dǎo)BMMs 向M1 表型極化。SONG等［34］研究證明，小鼠脂肪細(xì)胞EVs 攜帶的Sonic Hedgehog 蛋白可通過 PTCH ／ PI3K 途徑介導(dǎo) BMMS 向M1 巨噬細(xì)胞極化，可能參與脂肪細(xì)胞的胰島素抵抗。另外，肥胖患者脂肪組織EVs 中含有高濃度的促炎細(xì)胞因子，包括IL-6、MCP-1、視黃醇結(jié)合蛋白4（retinol binding protein 4，RBP4）和脂聯(lián)素，可誘導(dǎo)肝細(xì)胞和心肌細(xì)胞產(chǎn)生胰島素抵抗［35］。YING 等［36］研究表明，肥胖小鼠的M1 巨噬細(xì)胞衍生的EVs 也可被脂肪細(xì)胞攝取，并促進(jìn)胰島素抵抗。YU 等［37］研究發(fā)現(xiàn)，肥胖小鼠脂肪細(xì)胞來源的EVs 中的miR-27A可降低骨骼肌中過氧化物酶激活受體-γ（peroxisome proliferators-activated receptors-γ，PPAR-γ）的表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4（recombinant glu-cose transporter 4，GLUT4）的表達(dá)下降。WANG 等［38］研究表明，胰腺癌細(xì)胞 EVs 可通過 PI3K ／Akt／FoxO1 途徑誘導(dǎo)小鼠骨骼肌細(xì)胞產(chǎn)生胰島素抵抗。

2.4 外泌體與胰島β 細(xì)胞受損的相關(guān)性 T2DM患者的一個(gè)主要生理障礙是胰島素分泌不足，使機(jī)體將處于高血糖狀態(tài)，若持續(xù)高血糖，可使體內(nèi)胰島素大量消耗甚至耗盡，形成胰島素代償性分泌，導(dǎo)致胰島β 細(xì)胞受損。有研究為促進(jìn)胰島素分泌，對(duì)T2DM 大鼠模型進(jìn)行組織和干細(xì)胞移植，但結(jié)果表明，在大鼠體內(nèi)干細(xì)胞不能定向分化為胰島素分泌相關(guān)細(xì)胞，且組織供源不足和體內(nèi)干細(xì)胞的存活率過低導(dǎo)致該方法未達(dá)到預(yù)期效果［39］。

間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cell，MSC）不僅存在于骨髓中，也存在于骨骼肌、骨外膜和骨小梁中，其分化的組織類型廣泛，因此臨床應(yīng)用價(jià)值較高。有研究表明，將人臍帶MSC（human umbilical cord mesenchymal stem cell，hucMSC）移植至 T2DM 患者，結(jié)果表明，部分患者于治療后25 ～43 月可不再依賴于胰島素，部分患者還需低劑量的胰島素，均可維持相對(duì)穩(wěn)定的血糖水平［40］。hucMSC 可在體外誘導(dǎo)成胰島內(nèi)分泌相關(guān)細(xì)胞，但在體內(nèi)不能分化為胰島β 細(xì)胞，主要通過旁分泌作用在T2DM 中發(fā)揮其活性［41］。有研究表明，靜脈輸注hucMSC 外泌體（hucMSC-ex）可通過增強(qiáng)外周器官胰島素敏感性和減輕胰島破壞來降低T2DM 大鼠的血糖水平，還可通過促進(jìn)肌肉中GLUT4 的表達(dá)和膜轉(zhuǎn)運(yùn)及依賴于胰島素的肝糖原儲(chǔ)存恢復(fù)T2DM 患者體內(nèi)的葡萄糖穩(wěn)態(tài)［42］。另有研究發(fā)現(xiàn)，hucMSC 可通過抑制鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ）誘導(dǎo)的 β 細(xì)胞凋亡來緩解 T2DM 患者的胰島素分泌功能障礙［43］。

3 小結(jié)與展望

外泌體具有特殊的結(jié)構(gòu)及生物學(xué)特點(diǎn)，且可攜帶生物分子，因此可作為特殊的藥物載體對(duì)T2DM進(jìn)行靶向治療，提高藥物在靶標(biāo)位置濃度，促進(jìn)胰島素分泌，從而減輕高血糖癥。與傳統(tǒng)口服降糖藥和注射胰島素比較，以外泌體為載體進(jìn)行針對(duì)性給藥可減輕藥物對(duì)身體其他部位產(chǎn)生的不良影響。外泌體含有特定的信號(hào)分子作為細(xì)胞與細(xì)胞間的信號(hào)載體，可能參與肝臟與脂肪之間的相互作用，調(diào)節(jié)肝臟胰島素敏感性和脂肪變性，而肝臟和脂肪組織又參與動(dòng)物胰島素信號(hào)傳導(dǎo)，因此，外泌體為T2DM 的治療和調(diào)節(jié)提供了新的方向。另外，靜脈注射hucMSC-ex可通過增強(qiáng)外周器官胰島素敏感性和減輕胰島破壞來降低T2DM 大鼠血糖水平，hucMSC-ex 可通過促進(jìn)肌肉中GLUT4 的表達(dá)和膜轉(zhuǎn)運(yùn)及依賴于胰島素的肝糖原儲(chǔ)存恢復(fù)T2DM 患者體內(nèi)的葡萄糖穩(wěn)態(tài)，避免了干細(xì)胞在體內(nèi)存活率低、培養(yǎng)條件特殊（需要細(xì)胞培養(yǎng)箱）且攜帶不方便等缺點(diǎn)，hucMSC-ex 具有與MSC 相同的生物學(xué)功能，儲(chǔ)存及運(yùn)輸方便，且其永生化不會(huì)影響外泌體產(chǎn)生的數(shù)量和質(zhì)量，因此，hucMSC-ex 是目前理想的新型T2DM 方案之一。

外泌體在腫瘤等疾病中作用的相關(guān)研究較多，但其在T2DM 致病機(jī)理中的作用尚需進(jìn)一步研究證實(shí)。另外，外泌體上含有的多種信號(hào)分子可作為診斷T2DM 的潛在標(biāo)志物，在致病環(huán)境下可由多種組織和細(xì)胞分泌至血液中，因此，有望通過檢測血液中外泌體相應(yīng)信號(hào)分子對(duì)T2DM 進(jìn)行診斷，但其穩(wěn)定性、有效性及安全性還需長期驗(yàn)證。