外泌體

外泌體

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外泌體是指包含了複雜 RNA 和蛋白質的小膜泡 (30-150nm)，現今，其特指直徑在40-100nm的盤狀囊泡。1983年，外泌體首次於綿羊網織紅細胞中被發現， 1987年Johnstone將其命名為"exosome"。多種細胞在正常及病理狀態下均可分泌外泌體。其主要來源於細胞內溶酶體微粒內陷形成的多囊泡體，經多囊泡體外膜與細胞膜融合後釋放到胞外基質中 。

所有培養的細胞類型均可分泌外泌體，且外泌體天然存在於體液中，包括血液、唾液、尿液、腦脊液和乳汁中。 有關他們分泌和攝取及其組成、"運載物"和相應功能的精確分子機制剛剛開始研究。 外泌體目前被視為特異性分泌的膜泡，參與細胞間通訊，對外泌體的研究興趣日益增長，無論是研究其功能還是了解如何將其用於微創診斷的開發。

目錄

基本信息

中文名稱; 外泌體

外文名稱; exosome

內容; 複雜RNA和蛋白質的小膜泡

來源; 細胞內溶酶體內陷形成的多囊泡體

介紹

1983年，外泌體首次於綿羊網織紅細胞中被發現， 1987年Johnstone將其命名為"exosome"。現今，其特指直徑在40-100nm的盤狀囊泡。多種細胞在正常及病理狀態下均可分泌外泌體。其主要來源於細胞內內溶酶體微粒內陷形成的多囊泡體，經多囊泡體外膜與細胞膜融合後釋放到胞外基質中 。

構成

外泌體富含膽固醇和鞘磷脂。2007年， Valadi等發現鼠的肥大細胞分泌 的 exosom e可以被人的肥大細胞捕獲，並且其攜帶的mRNA成分可以進入細胞漿中可以被翻譯成蛋白質，不僅僅是mRNA，exosomes所轉移的microRNA同樣具有生物活性，在進入靶細胞後可以靶向調節細胞中mRNA的水平。這一發現使得研究人員對exosome的研究熱情激增，截止目前已經通過286項研究發現了41860種蛋白質、2838種microRNA、3408種mRNA。

一類外泌體中常見的細胞質蛋白是Rabs蛋白，是鳥苷酸三磷酸酶(GTPases,)家族的一種。它可以調節外泌體膜與受體細胞的融合，有文獻報道稱RAB4, RAB5和 RAB11主要出現在早期以及回收的核內體中，RAB7 和 RAB9主要出現在晚期的核內體。現有大量的研究發現外泌體中含有40種RAB蛋白。除了RAB蛋白，外泌體中富含具有外泌體膜交換以及融合作用的膜聯蛋白(包括膜聯蛋白1、2、4、5、6、7、11等)。外泌體膜上富含參與外泌體運輸的四跨膜蛋白家族(CD63, CD81 和CD9))、熱休克蛋白家族((HSP60, HSP70, HSPA5, CCT2 和HSP90以及一些細胞特異性的蛋白包括A33(結腸上皮細胞來源)、MHC-Ⅱ(抗原提呈細胞來源)、CD86(抗原提呈細胞來源)以及乳凝集素(不成熟的樹突狀細胞)。其它一些外泌體中的蛋白包括多種的代謝類的酶(GAPDH, 烯醇化酶 1, 醛縮酶 1, PKM2, PGK1, PDIA3, GSTP1,DPP4, AHCY, TPL1, 抗氧化蛋白, P4HB, LDH, 親環素 A,FASN, MDH1 和CNP)、核糖體蛋白(RPS3)、信號轉導因子(黑色素瘤分化相關因子, ARF1, CDC42, 人類紅細胞膜整合蛋白, SLC9A3R1)、粘附因子(MFGE8、整合素)、細胞骨架蛋白以及泛素等。

提純方式

外泌體的提取主要包括以下幾種方式。

一是超速離心法，這是目前外泌體提取最常用的方法 。此種方法得到的外泌體量多，但是純度不足，電鏡鑑定時發現外泌體聚集成塊， 由於微泡和外泌體沒有非常統一的鑑定標準，也有一些研究認為此種 方法得到的是微泡不是外泌體 。

二是過濾離心， 這種操作簡單、省時，不影響外泌體的生物活性 ，但同樣存在純度不足的問題。

三是密度梯度離心法， 用此種方法分離到 的外泌體純度 高，但是前期準備工作繁雜，耗時，量少。

四是免疫磁珠法，這種方法可以保證外泌體形態 的完整，特異性高、操作簡單、不需要昂貴的儀器設備，但是非中性pH 和非 生理性鹽濃度會影響外泌體生物活性， 不便進行下一步的實驗 。

五是PS親和法，該方法將PS(磷脂酰絲氨酸)與磁珠結合，利用親和原理捕獲外泌體囊泡外的PS。該方法與免疫磁珠法相似，獲得的外泌體形態完整，純度最高。由於不使用變性劑，不影響外泌體的生物活性，外泌體可用於細胞共培養和體內注射。2016.9 《Scientific Reports》 雜誌發表了該方法最新數據，表明PS法可提取相當高純度的外泌體。

六是色譜法，這種方法分離到的外泌體在 電鏡下大小均 一， 但是需要特殊的設備 ， 應用不廣泛 。

介導細胞通訊

人體內多種細胞及體液均可分泌外泌體，包括內皮細胞、免疫細胞、血小板、平滑肌細胞等。當其由宿主細胞被分泌到受體細胞中時，外泌體可通過其攜帶的蛋白質、核酸、脂類等來調節受體細胞的生物學活性。外泌體介導的細胞間通訊主要通過以下三種方式:一是外泌體膜蛋白可以與靶細胞膜蛋白結合，進而激活靶細胞細胞內的信號通路。二是在細胞外基質中，外泌體膜蛋白可以被蛋白酶剪切，剪切的碎片可以作為配體與細胞膜上的受體結合，從而激活細胞內的信號通路。有報道稱一些外泌體膜上蛋白在其來源細胞膜上未能檢測出。三是外泌體膜可以與靶細胞膜直接融合，非選擇性的釋放其所含的蛋白質、mRNA以及microRNA。

功能

當外泌體在1980年首次被發現後，其被認為是細胞排泄廢物的一種方式，如今隨着大量對其生物來源、其物質構成及運輸、細胞間信號的傳導以及在體液中的分布的研究發現外泌體具有多種多樣的功能。外泌體的功能取決於其所來源的細胞類型，其可參與到機體免疫應答、抗原提呈、細胞遷移、細胞分化、腫瘤侵襲等方方面面。有研究表明腫瘤來源的外泌體參與到腫瘤細胞與基底細胞的遺傳信息的交換，從而導致大量新生血管的生成，促進了腫瘤的生長與侵襲。