外泌體在藥物性肝損傷診治作用中的研究進展

孫夢雪 王菲 楊長青

藥物性肝損傷(DILI)是指由各類處方或非處方的化學藥物、生物制劑、傳統中藥、天然藥、保健品、膳食補充劑及其代謝產物乃至輔料等所誘發的肝損傷[1]。在美國，DILI是急性肝衰竭的主要病因，它約占所有肝損傷病例的60%[2]。并且肝損傷是藥物在臨床前研究和營銷后撤回的常見原因。從1953年到2013年，DILI是藥物從市場撤回的主要原因(18%)，其次是免疫反應(17%)和心臟毒性(14%)[3]。由于目前缺乏藥物性肝損傷特異性的標志物，對藥物性肝損傷只能進行排除性診斷，因此迫切需要尋找對藥物性肝損傷有價值的標志物。近年來研究表明外泌體可作為細胞之間和各種組織之間信息的天然傳遞者，在細胞間通訊中發揮重要作用，包裝到外泌體中的各種成分可以產生分子特征，該特征可以提供關于生理狀態和病理狀況的信息。不同來源的外泌體的各種成分可能攜帶了DILI的相關信息，本文綜述了近期關于外泌體在藥物性肝損傷中作為生物標志物及其治療潛力的研究結果。

一、外泌體

外泌體(exosomes)是一種由真核細胞的多泡體與細胞膜融合后釋放到細胞外的直徑在30～100 nm之間的膜性小囊泡[4]。外泌體在電鏡下呈球狀、杯狀或扁足球狀，它主要由細胞內溶酶體微粒內陷形成，經過多囊泡體外膜與細胞膜融合后釋放到胞外基質中。幾乎所有的外泌體都富含四跨膜蛋白家族(例如CD63,CD81,CD82,CD53等)、微管蛋白等，在細胞滲透、入侵和融合中發揮重要作用[5]。

外泌體是細胞衍生的囊泡，存在于許多生物體液中，包括尿液，血液，腹水和腦脊液[6]，其內含有不同種類的蛋白質、脂質、mRNAs、microRNAs等具有生物學活性的物質，較易與鄰近細胞的細胞膜發生融合，將具有生物學活性的物質選擇性地遞送至受體細胞，在不同細胞間進行信息傳遞，調節細胞間的信號傳導，發揮多種生物學功能。

二、外泌體在藥物性肝損傷中發揮的作用

(一)作為新的生物學標志物在診斷中起到的作用 尿液和血液中外泌體被認為是非侵入性和微創分子生物標志物來源，可用于檢測和預測各種疾病，包括肝臟疾病，這主要由于血液和尿液中存在的外泌體含有來自多個器官(包括肝臟)的特定蛋白質，mRNA和microRNA，接下來主要闡述在DILI中有關的外泌體中各種成分，其可能對DILI診斷具有一定指導意義。

1.血漿外泌體中RNAs

目前多項研究表明循環microRNAs可以作為肝臟損傷和炎癥的生物學標志物，循環miRNAs一部分與蛋白質結合還有些包被在細胞外囊泡中或者兩者均有。有研究在多種動物模型(藥物性肝損傷、酒精性肝損傷、炎癥性肝損傷)中探究肝臟細胞大量存在的microRNA122，發現在這些動物模型中肝細胞特異性microRNA122在外泌體中顯著升高[7]。另外一項研究發現循環血漿和外泌體中肝特異性microRNAs(如microRNA122和microRNA192)在對乙酰氨基酚誘導的肝損傷中升高，并且用抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸處理可恢復到基礎水平[8]，表明了循環血漿和外泌體microRNAs可用作藥物誘導的肝臟損傷特異性的生物標志物。

有研究表明在某些疾病條件下血漿中和血漿來源的外泌體中的microRNA被差異性調節[9]。在對乙酰氨基酚誘導的肝損傷中外泌體miRNA-122a-5p比血清中的具有更早的診斷潛力和更多的診斷時間，并且研究顯示在APAP所致的DILI中外泌體microRNAs與ALT水平具有更高的相關性[10]。且外泌體microRNAs比血漿中非囊泡microRNAs更穩定[11]。這些結果有力地表明，外泌體microRNAs有望成為比血漿microRNAs更好，更穩定地作為檢測DILI的生物標志物。

除了APAP誘導的DILI，中藥也是一大類致DILI的藥物，有研究表明與對照組相比，中藥如川楝子引起的肝損傷中外泌體microRNAs有差異性表達，其中血清外泌體microRNA-370-3p是下調最顯著的微小RNA[12]。這一系列發現讓我們對涉及DILI的外泌體有所了解，但是應該仍存在很多未知的外泌體mRNAs和microRNAs參與DILI，這有待我們進一步去探究。

2.血漿外泌體中蛋白質

EV是直徑約40～1 000 nm的細胞分泌的顆粒，外泌體是細胞外囊泡(EV)中的一種[13]。有一項研究通過用半乳糖胺(GalN)、對乙酰氨基酚或雙氯芬酸處理原代大鼠肝細胞模擬DILI體外模型，肝細胞分泌的細胞外囊泡的蛋白質組學分析顯示與肝損傷相關的酶增加，如兒茶酚胺-甲基轉移酶和精氨酸酶1，翻譯相關蛋白增加和凋亡調節劑減少[14]。另一項實驗也通過肝細胞分泌的細胞外囊泡蛋白質組學，發現在具有肝毒性的半乳糖胺處理的大鼠肝細胞分離的細胞外囊泡中，CES3，SLC27A2，HSP90，HSP70和FRIL1表達增加[15]。這些數據表明這些EV相關蛋白的水平可用作肝毒性的血清學指標。

3.尿液外泌體中RNAs及蛋白質

尿液采集是非侵入性的并且可以大量收集這是尿液外泌體作為DILI生物標志物的獨特優勢。尿液細胞外囊泡已被證明攜帶不同類型的腎臟疾病生物標志物[16]，細胞分泌的miRNAs以微囊泡、外泌體和蛋白質結合的復合體存在于細胞外環境包括尿液中，目前發現在對乙酰氨基酚或四氯化碳誘導的肝損傷的大鼠模型中，尿液miRNA增加[17]。有一項研究分析了DILI大鼠尿液中外泌體蛋白水平，表明尿液微囊泡中PrPc, Cd26, Slc3a1, Cd81和Cd10可作為候選的生物標志物有助于診斷肝損傷[18]。

(二)外泌體在治療中的應用潛力 生物醫學研究發現了很多治療肝病或延遲疾病進展的潛在靶向目標，但許多靶標在細胞內是不能被干預的。外泌體可作為天然的傳遞者通過膜融合將藥物傳遞給靶細胞，發揮治療作用。

1.間充質干細胞來源的外泌體

間充質干細胞(MSCs)可以自我更新并具有多能分化的能力，可適用于受損器官的修復。有研究表明，MSCs的大部分生物學治療作用歸因于作用于鄰近細胞的生物活性因子的旁分泌機制[19]。MSCs合成并分泌廣譜的生物活性因子，如血管內皮生長因子(VEGF)，成纖維細胞生長因子(FGF)，胰島素樣生長因子1(IGF-1)和外泌體，對其附近的細胞發揮作用，外泌體可能是所有這些生物活性劑中最有價值的治療因子[19]。人臍帶MSC衍生的外泌體(hucMSC-Ex)在肝臟修復中起重要作用，在hucMSC-Ex處理的肝損傷小鼠模型和肝細胞中發現氧化應激和細胞凋亡減少，與聯苯雙酯(DDB)治療相比，hucMSC-Ex具有更明顯的抗氧化和保肝作用[20]。此外有研究報道間充質干細胞來源的外泌體可誘導肝細胞增殖從而減弱CCl4、對乙酰氨基酚或過氧化氫誘導的肝損傷[21]。這些結果表明MSC衍生的外泌體可以發揮毒物誘導損傷的肝保護作用。

2.肝細胞來源的外泌體

有研究將健康肝細胞來源的外泌體分離出來作用于受體肝細胞，發現外泌體與受體肝細胞融合并且傳遞了中性神經酰胺酶和鞘氨醇激酶2(SK2)，使受體肝細胞中鞘氨醇-1-磷酸(SIP)合成增加，從而促進了肝細胞增殖[22]。并且此研究在缺血/再灌注以及部分肝切除術動物中注入了外泌體,發現也能促進細胞增殖和肝再生[22]。

3.血漿中外泌體

有研究發現APAP處理的小鼠血漿外泌體可內化到原代小鼠肝細胞或HepG2細胞中并顯著降低這些受體細胞的活力，還通過外泌體-細胞之間通訊增加了原代肝細胞或HepG2細胞中與細胞死亡信號通路相關的mRNA轉錄物質和蛋白質[23]。表明從APAP誘導DILI小鼠分離的外泌體是有功能性的并且會使受體肝細胞和小鼠的細胞死亡。

三、展望

肝細胞是參與體內內源性物質及外源性藥物代謝的主要器官，且參與這些過程的許多酶會被包裹進細胞外囊泡。藥物誘導的肝損傷可顯著改變這些囊泡的貨物分子并影響肝細胞衍生囊泡的釋放和含量[24]。目前已發現在藥物性肝損傷中外泌體中RNA及蛋白質發生改變，可作為生物活性物質在藥物性肝損傷診斷和治療方面有巨大的潛力, 例如MSC衍生的外泌體已在藥物性肝損傷中產生有益效果。未來需要探索成熟可靠的監測技術，進一步闡明外泌體中與藥物性肝損傷相關成分的類型和生物學特征，從基因和蛋白水平揭示DILI的發病機制，進一步提高藥物性肝損傷的診斷和治療水平。