1983年，科研人員首次在綿羊網(wǎng)織紅細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)外泌體，起初被當(dāng)作為細(xì)胞的排泄物。于1987年被Johnstone命名為“exosome”。2013年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予了三位科學(xué)家，表彰其在細(xì)胞間囊泡運(yùn)輸調(diào)控機(jī)制領(lǐng)域作出突出貢獻(xiàn)，外泌體在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起軒然大波。

外泌體形成過程

那么，人們面臨急慢性肝臟疾病臨床發(fā)生發(fā)展過程中，干細(xì)胞外泌體的主要功能是什么？干細(xì)胞外泌體治療肝臟疾病的作用機(jī)制又是如何？

01、什么是干細(xì)胞外泌體？

外泌體（exosomes）是一種圓形或橢圓形的膜性囊泡結(jié)構(gòu)，直徑約為30～150nm，富含脂質(zhì)、蛋白質(zhì)/多肽、mRNA、 microRNA(miRNA)、長鏈非編碼RNA以及完整的細(xì)胞器等多種成分。

外泌體廣泛存在于人體尿液、血漿、唾液、母乳、腦脊液、羊水、腹腔積液等多種不同體液中，由造血/非造血細(xì)胞產(chǎn)生 和釋放，包括血小板、網(wǎng)織紅細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、肥大細(xì)胞、胃腸 黏膜上皮的白細(xì)胞、樹突狀上皮細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、神經(jīng)系統(tǒng)免疫 細(xì)胞等。

外泌體包括9769種來源蛋白質(zhì)，3408種mrnas及838種microrna(mirnas/mirs)，參與了機(jī)體中許多重要的生理生化過程，在細(xì)胞通信、遷移、血管新生、自身免疫反應(yīng)及惡性腫瘤細(xì)胞的生長中都起著重要作用。

02、干細(xì)胞外泌體的功能及特性

干細(xì)胞源性外泌體（MSCs-exo）與MSCs的功能相 似，具有修復(fù)組織、組織再生、抑制炎癥反應(yīng)及調(diào)節(jié)免疫等功能， 可用于治療心臟、腎臟、肝臟、免疫和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

不同組織來源的MSCs-exo具有不同的作用，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞源性外 泌體可應(yīng)用于減輕心肌缺血、抑制肝臟分化、抗腫瘤、促進(jìn)皮膚愈合、促進(jìn)受損腎神經(jīng)的修復(fù)等多種疾病的動物模型。人臍帶間充 質(zhì)干細(xì)胞源性外泌體可以表達(dá)外泌體標(biāo)志性蛋白CD9及CD63，能夠通過上調(diào)Treg和下調(diào)Th17參與自身免疫功能調(diào)節(jié)。

03、改善肝臟疾病的新風(fēng)口：干細(xì)胞外泌體

6月16日，Nature子刊《Experimental & Molecular Medicine》雜志上的一篇文章在描述間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體治療肝臟疾病時(shí)表示，在不久的將來，間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的外泌體有望成為肝病治療的理想工具。

近期研究也表明，間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體對多種器官損傷模型的再生起到的作用，與間充質(zhì)干細(xì)胞所起的作用一致，并且越來越多的研究數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)了這類外泌體在肝臟疾病的修復(fù)和再生中的潛力。

肝臟被認(rèn)為是我們身體最大的以其代謝和消化功能活動為主 的一種實(shí)質(zhì)性器官,具有儲存肝糖、生物轉(zhuǎn)化、合成分泌性蛋白、合成凝血因子、內(nèi)分泌及免疫調(diào)節(jié)等功能。急性肝衰竭、肝硬化甚至肝癌等急慢性肝臟疾病嚴(yán)重影響人們的生命健康，提高肝臟 在受傷后的修復(fù)能力是近年來研究的熱門話題。

干細(xì)胞源性外泌體治療急性肝損傷

急性肝衰竭（ALF）是一種死亡率極高的疾病，其特征表現(xiàn)是“炎癥因子風(fēng)暴”，通過TNF-α、IL-1和IL-6等促炎因子的釋放，從而引起全身炎癥反應(yīng)，最終引起多器官功能衰竭。

Zhao, Liu等通過建立一個(gè)D-半乳糖胺和脂多糖（D-GalN/LPS）誘導(dǎo)的肝細(xì)胞損傷和凋亡的模型，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過BMSC-Exos處理后，Bax和caspase-3的表達(dá)水平 顯著降低，而抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)水平明顯上調(diào)。但是，當(dāng)存 在自噬抑制劑3MA時(shí)，BMSC-Exos對細(xì)胞凋亡的抑制作用會發(fā) 生比較明顯的逆轉(zhuǎn)。

結(jié)果表明，BMSC-Exos可以誘導(dǎo)自噬，并通 過介導(dǎo)自噬保護(hù)肝細(xì)胞免受各種應(yīng)激損傷。

干細(xì)胞外泌體治療自身免疫性肝炎

自身免疫性肝炎是由自身免疫反應(yīng)介導(dǎo)的肝臟炎癥性疾病， 其確切病理生理機(jī)制尚不明確，相關(guān)研究表明，多種間充質(zhì)干細(xì)胞源性外泌體含有TGF-β1、IL-6、IL-10和肝細(xì)胞生長因子 （HGF）等細(xì)胞因子和生長因子，有助于免疫調(diào)節(jié)。

Lu等通過改變肝臟S100/CFA-小鼠脾臟中Treg 和Th17細(xì)胞的比例，發(fā)現(xiàn)攜帶miRNA-223-3p的間充質(zhì)干細(xì)胞源 性外泌體顯著提高了Treg/Th17的降低比率。其機(jī)制與miRNA- 223-3p介導(dǎo)的對STAT3基因和炎性細(xì)胞因子（IL-1β和IL-6） 表達(dá)的調(diào)節(jié)以及Treg/Th17比值的升高有關(guān)。

研究表明間充質(zhì)干細(xì)胞源性外泌體可通過miRNA-233途徑來調(diào)控炎癥小體NLRP3及caspase-1，通過與其 3’-UTR結(jié)合抑制NLRP3的激活，導(dǎo)致NLRP3 mRNA降解，從而抑制肝臟炎癥和細(xì)胞死亡。

干細(xì)胞源性外泌體治療肝纖維化/肝硬化

肝星狀細(xì)胞（HSCs）通過細(xì)胞因子和生長因子的調(diào)節(jié)激活，導(dǎo)致肝纖維化發(fā)生。細(xì)胞外基質(zhì)在增殖的HSCs協(xié)助下通過分泌膠 原形成纖維瘢痕組織，但如果不適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，則可導(dǎo)致肝硬化。

Li等研究者用四氯化碳誘導(dǎo)小鼠肝臟纖維化，通過肝臟內(nèi)直接注射人臍帶間 充質(zhì)干細(xì)胞外泌體，發(fā)現(xiàn)hucMSC-Ex移植到小鼠纖維化肝臟后血清天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）活性增加，而Ⅰ型和Ⅲ型膠原降低，并通過作用于TGF-β1和磷酸化Smad2在體內(nèi)的表達(dá)，促進(jìn)肝細(xì)胞損傷的恢復(fù)。

另一項(xiàng)研究建立了CCl4誘導(dǎo)的大鼠肝纖維 化模型，注射hBM-MSCs-Ex治療4周[26]。研究結(jié)果表明，體內(nèi)注射hBM-MSCs-Ex可通過減少膠原蛋白沉積，增強(qiáng)肝功能，抑 制炎癥和促進(jìn)肝細(xì)胞再生減輕肝纖維化。

干細(xì)胞源性外泌體治療肝癌

對于利用間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體來治療肝癌，目前科研人員已經(jīng)取得了一些突出的成果。

例如：2016年，浙江大學(xué)的科研人員曾發(fā)表了一篇題為《攜帶miRNA的間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體抗肝癌研究》的文章，證實(shí)了脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體可以有效地向肝癌細(xì)胞傳遞特定的miRNA，通過調(diào)控腫瘤相關(guān)靶基因的表達(dá)，從而發(fā)揮miRNA的抗肝癌或化療增敏作用。

然而，間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體在腫瘤治療中的應(yīng)用還需謹(jǐn)慎，因?yàn)樗鼈儗δ[瘤生長所起的作用尚未明確。更好地了解間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體的調(diào)節(jié)機(jī)制，對未來治療藥物的研究十分重要。

干細(xì)胞源性外泌體治療其他肝臟疾病

大規(guī)模的流行病學(xué)調(diào)查和臨床資料研究結(jié)果表明，酒精性肝病患者住院人數(shù)占同期全國肝病患者的比例逐年上升。研究顯示，活性氧（ROS）在酒精性肝病的進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。ROS可激活NLRP3-caspase-1信號通路，介導(dǎo)相關(guān)促炎細(xì)胞因子（如 IL-1β）釋放。

jin等通過建立一個(gè)酒精性肝損害小鼠模型，分離提取間充質(zhì)干細(xì)胞源性外泌體，在ald小鼠中進(jìn)行MSCs-exo植入，最終發(fā)現(xiàn)MSCs-exo能夠減輕由于乙醇引起的肝損害和脂質(zhì)沉淀。具體的作用機(jī)制可能是通過調(diào)節(jié)Nrf-2/HO-1和NLRP3-caspase-1-IL-1β通路、恢復(fù)Treg和TH17細(xì)胞的比例平衡，最 終降低肝內(nèi)氧化應(yīng)激和炎癥水平。

04、總結(jié)與展望

干細(xì)胞源性外泌體在治療自身免疫型肝炎、急性肝衰竭、肝硬化、肝癌等疾病中的功能與作用機(jī)制并做出簡要的總結(jié)，為肝臟疾病的診斷和新藥的研發(fā)工作提供了一種嶄新的方法與思路。

但目前的研究僅建立在小鼠模型的基礎(chǔ)上， MSCs-exo用于治療靈長類動物的效果仍然還有待考量，且關(guān)于MSCs-exo仍存在一些健康安全問題，但它在急慢性肝臟疾病的治 療上仍然具備很大的潛力，將MSCs-exo廣泛地應(yīng)用到肝臟疾病的 臨床診斷和治療、改善疾病的預(yù)后等，都是我們目前研究工作中 的重點(diǎn)，具有十分重要的意義。