外泌體在急性胰腺炎發病機制、診斷及治療中作用的研究進展

梁華益，楊復鏘，潘路娟，劉東菊，覃月秋

右江民族醫學院附屬醫院，廣西百色 533000

急性胰腺炎（AP）是消化系統常見的急腹癥，膽石癥和過量飲酒是AP的常見病因。AP每年發病率為0.005%～0.080%，其中20%～30%病情較重，總病死率為5%～10%［1］。AP的病理生理特征為胰蛋白酶的早期異常激活直接損傷腺泡細胞，促進多種炎癥因子釋放，進一步加重炎癥反應和胰腺組織損傷［2］。目前，AP的治療措施主要有器官支持、抗感染、抑制蛋白酶釋放及活性、血液凈化等聯合治療，但尚未有針對AP的靶向治療措施。外泌體是由活細胞產生并分泌到細胞外直徑為30～100 nm的胞外囊性小泡，可作為細胞間物質交換及信息傳遞的媒介參與機體免疫調節、細胞增殖與凋亡、抗原提呈及病原體的傳播。近年來研究顯示，外泌體參與了AP胰腺組織損傷、全身炎癥反應及轉歸等［3］。本文就外泌體在AP發病機制、診斷及治療中的作用進行綜述，以期為AP的基礎研究及臨床應用提供理論基礎。

1 外泌體在AP發病機制中的作用

AP的主要發病機制有胰蛋白酶原異常激活、胰腺微循環障礙、鈣超載以及炎癥介質學說，目前鈣超載被認為是導致AP最重要的機制之一［4］。病理性刺激（膽結石癥、過度飲酒等）可促進乙酰膽堿和膽囊收縮素過度刺激胰腺腺泡細胞，導致細胞溶質Ca2+持續增加，從而引起Ca2+超載。Ca2+超載可引起線粒體功能障礙，減少ATP生成，從而引起胰腺腺泡細胞自噬缺陷、酶原激活、細胞因子釋放、絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶（PGAM5）活化，導致胰腺腺泡細胞損傷和壞死，進而發生AP［5］。這個過程中，細胞經過內吞作用形成多泡小體（MVB）；MVB釋放膜性囊泡通過Ca2+動員方式與細胞膜融合，并將其釋放至細胞外基質中形成外泌體［6］。在外界的刺激下，外泌體誘導胰腺腺泡細胞Ca2+超載，緩激肽原通過激肽釋放酶刺激釋放儲存在胰腺腺泡細胞酶原顆粒中的緩激肽，從而促進AP發病［7］。

外泌體作為炎癥細胞間的重要信使，可參與多種炎癥反應。研究表明，在AP發病過程中，胰腺腺泡細胞在多種炎癥介質刺激下分泌的外泌體釋放到體循環中參與炎癥反應［8］。受損的胰腺腺泡細胞釋放外泌體，首先激活胰腺巨噬細胞，其次激活腹腔巨噬細胞，最后激活肝、肺和胃腸道的巨噬細胞；過度活化的巨噬細胞可分泌大量促炎細胞因子進入血液循環，從而產生全身炎癥反應［9］。ZHAO等［10］用牛磺膽酸鈉誘導胰腺腺泡AR42J細胞活化來復制AP模型，發現經活化的AR42J細胞產生的物質能顯著增強巨噬細胞核轉錄因子κB（NF-κB）活化。AR42J細胞活化可產生攜帶有miRNA的外泌體，通過基因水平在巨噬細胞活化中起著重要的作用。miRNA廣泛存在于真核生物中，可通過誘導mRNA降解或抑制mRNA翻譯，在轉錄后水平上抑制其靶基因表達［11］。miRNA參與調節AP炎癥反應和器官功能障礙，可作用于MAPK信號通路，與巨噬細胞和NF-κB激活密切相關。MAPK信號通路參與了促炎癥核轉錄因子的激活，可增強巨噬細胞促炎因子白細胞介素1β（IL-1β）、IL-6、IL-8和腫瘤壞死因子α（TNF-α）的轉錄和表達，從而加重胰腺組織損傷及遠處器官損傷［10］。BONJOCH等［8］用牛磺膽酸鈉制作大鼠AP模型，發現體循環中外泌體濃度升高，并用PKH26染色外泌體進行追蹤實驗。結果顯示，體循環中外泌體有效到達肺泡腔激活肺泡巨噬細胞，使其表現為促進炎癥的M1表型，從而引起AP肺損傷，提示外泌體可能是AP全身炎癥反應的相關介質。研究表明，來源于樹突狀細胞的外泌體當受到刺激時，可通過表型分子受體TNF-α、MHC-Ⅱ、CD40、CD80、CD86和CD83分子參與免疫應答，并將免疫原性信號傳遞給適應性免疫系統的T細胞，使T細胞產生炎癥因子，促進組織或器官損傷［12］。由上可見，外泌體可通過Ca2+超載炎癥途徑、miRNA基因調控、免疫抗原提呈等機制參與AP炎癥反應。

2 外泌體在AP診斷中的作用

外泌體作為細胞間信號傳遞和體循環中生物標志的重要載體，參與疾病的病理生理及轉歸過程，在疾病診斷中具有潛在價值［13］。外泌體中miRNA的數量占總RNA的76.2%，由于miRNA具有穩定和對機體外部變量不敏感的特點，外泌體中miRNA可作為AP及其并發癥發生發展的生物標志物，臨床上可以通過早期測定外泌體miRNA來協助AP及其并發癥的診斷，這為AP診斷提供了新思路［14］。AP發生時，血漿外泌體miR-155升高，并促進巨噬細胞表現為促進炎癥的M1表型并釋放炎癥介質，從而促進AP發展［3］。研究表明，外泌體可通過囊內的miRNA傳遞介導基因調控。例如，miR-135a可通過下調FAM129A mRNA和蛋白表達促進胰腺細胞損傷和壞死，而miR-148a-3p在AP患者中高表達并可通過靶向抑制PTEN信號途徑促進AP炎癥反應，沉默miR-135a和敲低miR-148a-3p能夠減輕AP損傷和炎癥反應［15-16］。ZHANG等［14］研究發現，循環外泌體中miR-216a水平在AP小鼠顯著增加，并與胰腺組織損傷呈正相關。研究顯示，外泌體中miR-375可通過靶向ATG7基因抑制細胞自噬，促進炎癥反應和腺泡細胞凋亡，從而促進AP的發生發展［17］。上述研究表明，外泌體標志物在AP診斷中具有重要價值。

此外，研究發現，外泌體相關標志物在AP相關并發癥的診斷中同樣有重要意義。AP并發急性肺損傷是患者死亡的主要原因，如果不及時干預將會發展為急性呼吸窘迫綜合征。臨床相關研究發現，在AP急性肺損傷患者中，血漿外泌體中miR-22-3p、miR-1260b、miR-762、miR-23b等基因顯著上調，并通過Wnt信號通路參與AP急性肺損傷的病理生理過程［18］。此外，在AP肺損傷中血漿外泌體miR-127水平特異性升高，并且與胰腺和肺組織病理學損傷程度呈正相關［19］。AP并發肝損傷發病率較高，參與炎癥調節的外泌體相關因子在疾病進展期間升高。在應激條件下，肝細胞可通過分泌具有特異性的外泌體miR-122、miR-155來調節肝細胞炎癥反應，其表達與丙氨酸轉氨酶水平有關［20］。AP常引起腸道功能紊亂，在TNF-α誘導的腸道細胞旁緊密連接屏障缺失中，外泌體可通過miRNA來調節腸道的通透性。例如，外泌體攜帶的miR-21可通過PTEN/PI3K/AKT信號通路調節腸上皮緊密連接通透性，促進炎癥因子釋放而導致腸道功能紊亂［21］。急性腎損傷是AP常見的并發癥之一。在急性腎損傷發生時，腎臟中可分泌炎癥細胞因子mRNA的外泌體增多；外泌體中趨化因子CCL2 mRNA過度表達，并且CCL2 mRNA水平與腎間質巨噬細胞浸潤水平密切相關［22］。因此，外泌體相關標志物在AP并發癥中也具有重要的診斷價值。

3 外泌體在AP治療中的作用

外泌體攜帶的蛋白質和miRNA等能夠在通過胞外環境或跨黏膜屏障循環時免受降解，從而實現細胞間的遠距離通信，是藥物靶向治療的理想載體。目前，AP的治療措施主要為器官支持、抗感染、抑制蛋白酶釋放及活性、血液凈化治療等。近年來，來源于間充質干細胞（MSCs）的外泌體在AP中的潛在治療作用備受關注［23］。MSCs是主要來源于骨髓、脂肪組織和胎膜等多種組織中的多功能干細胞，具有自我更新、自我復制等能力，能夠分泌具有抗炎因子的外泌體起到抗炎作用［24］。相關研究顯示，MSCs在急性肺損傷、急性腎功能衰竭、急性心肌梗死、克羅恩病和糖尿病等動物模型中具有抗炎、免疫調節和修復作用［25］。骨髓間充質干細胞（BMSCs）分泌的外泌體可通過NF-κB調節炎癥細胞因子，減少炎癥細胞浸潤，降低血清脂肪酶和淀粉酶等多項炎癥指標水平，減少腺泡細胞壞死，從而促進AP壞死胰腺組織的修復和再生［26］。WANG等［27］通過雨蛙素誘導AR42J細胞制作AP模型，并通過BMSCs分泌含有過表達Klotho蛋白的外泌體進行干預；結果發現，攜帶Klotho蛋白的外泌體可通過酪氨酸激酶、成纖維細胞生長因子受體降低IL-6、TNF-α表達水平，抑制NF-κB激活，上調凋亡調節基因Bcl-2水平、下調凋亡調節基因Bax水平。這提示Klotho蛋白在AP中具有抗炎和抗凋亡作用，攜帶Klotho蛋白的外泌體在AP中具有潛在靶向治療價值，miRNA可作為AP治療的生物靶點。另有研究顯示，BMSCs可將含有miR-9的外泌體釋放到血管內皮細胞或損傷的胰腺組織中，作用于血管內皮細胞鈣粘連蛋白靶向基因，調節連β-環連蛋白信號，誘導血管生成，從而起到靶向治療AP的作用［28］。

綜上所述，外泌體作為細胞間傳遞信息的媒介，在AP發病機制、診斷及治療中具有重要價值。由于目前提取方法效率低、缺乏快速檢測方法以及缺乏有效的臨床試驗，外泌體尚未在臨床上用于AP的診斷及治療，但隨著研究的不斷深入及技術的發展，外泌體在AP臨床診斷及靶向治療中將會有較大應用前景。