外泌體在中醫(yī)藥研究中的應(yīng)用進(jìn)展

高忠林 白程菲 張曉鳳 史 亮 程小紅

1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，陜西咸陽 712000；2.陜西省中醫(yī)醫(yī)院腎病二科，陜西西安 710000

中醫(yī)藥是指在祖國傳統(tǒng)中醫(yī)理論的指導(dǎo)下，運(yùn)用辨證論治理論，治療疾病的手段和方法。其在代謝組學(xué)方面具有多成分、多靶點、整體調(diào)節(jié)獨特的作用，但是具體的作用機(jī)制尚未闡明。外泌體的發(fā)現(xiàn)對于論證中醫(yī)藥的作用機(jī)制及為新型中醫(yī)藥提取物和中藥新藥的研發(fā)提供了強(qiáng)大的契機(jī)。外泌體是多種細(xì)胞和組織分泌的納米級盤狀膜性囊泡，具有穩(wěn)定性、生物相容性、通透性等生物特性[1-3]，這是研究外泌體在中醫(yī)藥應(yīng)用進(jìn)展的重要理論基礎(chǔ)。

1 外泌體的概述

外泌體是由一些特異的蛋白、傳遞遺傳通訊信息的核酸和各種小分子的脂質(zhì)構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)具有特異性和生物活性，可以將細(xì)胞核產(chǎn)生的遺傳信息[主要是微RNA（microRNA，miRNA）]通過各種蛋白質(zhì)和脂質(zhì)載體運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞，從而達(dá)到細(xì)胞間通訊信息交流的作用。由于一切真核生物細(xì)胞都能分泌外泌體，近乎全部生命體的體液中都含有外泌體[3]。由此可見，外泌體在中醫(yī)藥研究中的應(yīng)用前景廣闊。

1.1 外泌體的產(chǎn)生機(jī)制

首先，生物體的細(xì)胞膜內(nèi)陷形成內(nèi)體，然后，內(nèi)體再形成多泡體，最后，多泡體與細(xì)胞膜融合，多泡體中的顆粒釋放到細(xì)胞外，進(jìn)而形成外泌體。

1.2 外泌體的作用及其機(jī)制

外泌體的作用主要是免疫應(yīng)答、細(xì)胞遷移和細(xì)胞分化。免疫應(yīng)答的機(jī)制是樹突細(xì)胞攝入抗原后，經(jīng)加工處理，遞呈給B 和T 淋巴細(xì)胞，產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動因子，提升機(jī)體的免疫力；細(xì)胞遷移的機(jī)制尚未闡明清楚，目前認(rèn)為其與質(zhì)膜分裂，釋放多囊泡內(nèi)體，動員細(xì)胞外圍對接，參與細(xì)胞表面融合有關(guān)；細(xì)胞分化主要利用外泌體miRNA 的分泌對各相關(guān)通路產(chǎn)生調(diào)節(jié)和控制功能[4-6]。

2 外泌體在中醫(yī)藥研究中的應(yīng)用

外泌體介導(dǎo)的高體內(nèi)穩(wěn)定性和強(qiáng)生物相容性的細(xì)胞通訊作用具有物質(zhì)承載和靶向定向能力[7]，符合中醫(yī)“整體觀念”的理論特色。此外，中草藥中的外泌體在治療疾病方面也產(chǎn)生了重要的作用，高文靜等[8]通過總結(jié)中草藥中外泌體的相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，中草藥中的外泌體miRNA 跨界調(diào)控其他物種基因，發(fā)揮了防纖維化、抗病毒、消炎、抑癌的作用。本文主要就外泌體在中醫(yī)心血管疾病、肝臟疾病、肺臟系統(tǒng)疾病及腫瘤系統(tǒng)疾病的研究應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

2.1 外泌體在中醫(yī)心血管疾病中的應(yīng)用

外泌體在中醫(yī)心血管疾病中的應(yīng)用主要體現(xiàn)于診斷中醫(yī)心血管疾病、中草藥及經(jīng)方治療心腦血管疾病兩個方面。

“心主身之血脈”，血液中的外泌體在心血管疾病的診斷方面有重要意義，Zamani 等[9]認(rèn)為，從血液中分離出來的外泌體miRNA 與心肌細(xì)胞相關(guān)。其已經(jīng)成為了心血管疾病新穎的診斷和預(yù)后的生物標(biāo)志物。可見，血液中的外泌體在評估血管的生物學(xué)功能、致病和治療過程產(chǎn)生了重要作用[10]。另外王曉景等[11]發(fā)現(xiàn)冠心病的瘀血證相關(guān)聯(lián)基因，血管緊張素轉(zhuǎn)換酶基因、G 蛋白β 亞基825TT 基因、凝血因子Ⅶ基因和膽固醇運(yùn)輸?shù)鞍谆蚓c血液中外泌體有關(guān)。這為外泌體診斷中醫(yī)心血管疾病瘀血證型提供了理論依據(jù)。

姜黃具有活血行氣、化瘀通絡(luò)的功效，多用于心脈瘀阻及風(fēng)濕痹阻證。Sun 等[12]通過脂多糖誘導(dǎo)敗血性休克小鼠模型實驗發(fā)現(xiàn)，外周血循環(huán)的髓樣細(xì)胞吸收姜黃素復(fù)合物中的外泌體后，通過誘導(dǎo)這些單核細(xì)胞凋亡，提高了姜黃素體外穩(wěn)定性，增加了體內(nèi)生物利用度。其為外泌體在中草藥治療心腦血管疾病中的應(yīng)用提供了實驗依據(jù)。另外，經(jīng)方中的外泌體在治療中醫(yī)心血管疾病方面也發(fā)揮了獨特的優(yōu)勢。通心絡(luò)膠囊具有益氣通絡(luò)、活血止痛的功效，常用于治療胸痹心痛病的心氣不足、瘀血阻絡(luò)證。Chen 等[13]通過激活p70s6k1 通路來保護(hù)人心肌細(xì)胞實驗，發(fā)現(xiàn)通心絡(luò)膠囊能通過肥厚性梗阻型心肌病來源的外泌體激活再灌注損傷激酶通路miR-128-3p/p70s6k1，對心肌細(xì)胞的凋亡產(chǎn)生直接抑制作用，干預(yù)心臟微血管內(nèi)皮細(xì)胞的缺氧、復(fù)氧損傷過程。清代著名醫(yī)家王清任創(chuàng)立的補(bǔ)陽還五湯廣泛應(yīng)用于中風(fēng)恢復(fù)期的氣虛絡(luò)瘀證。Yang 等[14]通過經(jīng)補(bǔ)陽還五湯處理的外泌體結(jié)扎大鼠腦血管實驗發(fā)現(xiàn)以補(bǔ)陽還五湯為載體的外泌體通過調(diào)節(jié)miRNAs，加快缺血區(qū)腦血管生成，緩解了大腦缺血癥狀。此外，Ruan 等[15]通過經(jīng)速效救心丸處理的小鼠心肌細(xì)胞外泌體實驗發(fā)現(xiàn)常用于治療心臟危證的中成藥速效救心丸，可調(diào)控心肌間充質(zhì)干細(xì)胞衍生的外泌體，使受體心肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)遺傳染色質(zhì)重構(gòu)，加快心肌細(xì)胞繁殖。從以上實驗可知，外泌體在經(jīng)方治療心腦血管疾病的應(yīng)用方面具有重要意義。

2.2 外泌體在中醫(yī)肝臟疾病中的應(yīng)用

外泌體在中醫(yī)肝臟疾病中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在外泌體反映中醫(yī)肝臟疾病發(fā)病機(jī)制及中醫(yī)藥治療肝臟疾病兩個方面。

“肝主疏泄”，暢達(dá)周身氣機(jī)，肝臟分泌的外泌體能夠反映一身的氣機(jī)的通暢程度。He 等[16]通過分離并鑒定來自HepG2 細(xì)胞的外泌體實驗證實肝癌細(xì)胞所分泌的外泌體通過長鏈非編碼RNA Linc-ROR 轉(zhuǎn)移至人正常肝細(xì)胞中，影響受體細(xì)胞。吳俊成等[17]認(rèn)為，外泌體是肝癌細(xì)胞與靶細(xì)胞交流的關(guān)鍵路徑，通過提高肝癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和浸潤能力，最終調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境。可見外泌體與中醫(yī)肝臟疾病發(fā)病機(jī)制和疾病整體環(huán)境密切有關(guān)。

陳建杰教授認(rèn)為肝病的病機(jī)以肝膽郁熱為主，而該病機(jī)又多由氣機(jī)郁滯進(jìn)展所致[18]，故中醫(yī)肝臟疾病的根本治療大法是疏肝理氣。莪術(shù)具有行氣破血、消癥止痛的功效，常用于癥積瘕聚之重癥，臨床多用于治療各種腫瘤疾病。袁鵬等[19]認(rèn)為從莪術(shù)中提取的β-欖香烯，通過外泌體作用于肝癌細(xì)胞，減慢腫瘤細(xì)胞的增殖，改變腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥性。這為外泌體在中醫(yī)藥治療肝臟疾病中的應(yīng)用提供了更多中西醫(yī)結(jié)合的理論依據(jù)。

2.3 外泌體在中醫(yī)肺臟疾病中的應(yīng)用

外泌體在中醫(yī)肺臟疾病中的應(yīng)用主要圍繞著其對中醫(yī)肺臟疾病的作用和名醫(yī)驗方及中草藥在中醫(yī)肺臟中的應(yīng)用兩個方面。

“諸氣者，皆屬于肺”。肺主氣，司呼吸，肺臟是人體與自然界進(jìn)行氣體轉(zhuǎn)換的場所，外界的清氣通過肺臟的宣發(fā)肅降布散全身，體內(nèi)代謝廢氣通過肺臟排出，達(dá)到機(jī)體內(nèi)外氣體轉(zhuǎn)換的目的，故外泌體在中醫(yī)肺臟疾病中的作用部位在肺。劉芬等[20]通過提取iPSCMSC 來源的外泌體刺激脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）肺泡巨噬細(xì)胞實驗，證明iPSC-MSC 來源的外泌體通過LPS 誘導(dǎo)肺泡巨噬細(xì)胞分泌炎癥因子，干擾白細(xì)胞介素-1β、白細(xì)胞介素-6 和腫瘤壞死因子-α 的釋放，阻礙炎癥因子的生成。柯詩文等[21]認(rèn)為來源于間充質(zhì)干細(xì)胞的外泌體具有抗肺內(nèi)細(xì)胞損傷及消炎、維持免疫平衡等作用。通過以上實驗和文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)外泌體對中醫(yī)肺臟疾病中作用主要是抗炎，提升機(jī)體免疫力。

國醫(yī)大師洪廣祥教授根據(jù)“治肺不遠(yuǎn)溫法”的中醫(yī)理論創(chuàng)立了溫肺化纖湯。蘭智慧等[22]通過分離培養(yǎng)小鼠PMSCs 具備間充質(zhì)干細(xì)胞的細(xì)胞實驗證實該方明顯加快肺間充質(zhì)干細(xì)胞增長繁殖，可產(chǎn)生治療作用。另外，外泌體在中草藥治療肺臟疾中也發(fā)揮了重要作用。雷公藤具有祛風(fēng)宣痹、清熱除濕、活血消腫的功效。多用于風(fēng)濕熱痹，而在肺病領(lǐng)域中的應(yīng)用少有涉及。而徐央麗[23]認(rèn)為負(fù)載雷公藤紅素的外泌體可以降低藥物本身毒性與免疫反應(yīng)，提升肺系疾病的臨床治療效果。名醫(yī)驗方及中草藥中的外泌體既提升了肺臟的防御能力，也為中藥新藥治療肺臟疾病提供了新思路。

2.4 外泌體在中醫(yī)腫瘤疾病中的應(yīng)用

外泌體在中醫(yī)腫瘤疾病中的應(yīng)用歸納為外泌體診斷中醫(yī)腫瘤疾病和中草藥及抗癌專方治療中醫(yī)腫瘤疾病兩個方面。

祖國醫(yī)學(xué)中并無腫瘤的病名，歷代醫(yī)家多將其歸納為“積聚“癥瘕”“癌病”等范疇，病理因素主要是氣、血、痰、瘀、毒、虛，黃姍等[24]認(rèn)為社會環(huán)境和自然氣候的異常變動使人類的身心適應(yīng)能力下降，內(nèi)外環(huán)境失衡就會發(fā)病。其病程主要分為初中末三期，初期邪實占主要方面，中期邪實兼正虛，末期正虛邪實為主要表現(xiàn)。初期邪氣的病位為清淺，此時為診療的最優(yōu)時機(jī)。Chen 等[25]通過鑒定結(jié)直腸癌外泌體miRNA 基因譜證實外泌體中的小泡可能是全部癌癥類型的診斷性生物標(biāo)志物。因其較其他體液活檢含量豐富、標(biāo)本特異性強(qiáng)、穩(wěn)定性高等優(yōu)點而被大范圍地應(yīng)用于各種腫瘤體液活檢研究[26]。外泌體對于腫瘤疾病的早期診斷發(fā)揮了不可替代的作用。

外泌體不僅可以用于中醫(yī)腫瘤疾病的診斷，而且某些中醫(yī)藥也通過外泌體發(fā)揮治療腫瘤的作用。謝巖等[27]認(rèn)為外泌體作為藥物載體，通過基因修飾治療腫瘤。熟地黃具有滋養(yǎng)陰血、填精益髓之效，適用于大病體弱，精血不足之證。梓醇為熟地黃中提取的環(huán)烯醚萜類化合物，Zhang 等[28]通過提取低血清培養(yǎng)的SH-SY5Y 細(xì)胞外泌體實驗發(fā)現(xiàn)梓醇運(yùn)用外泌體路徑將營養(yǎng)成分運(yùn)送到神經(jīng)細(xì)胞，發(fā)揮抑制神經(jīng)母細(xì)胞瘤增殖作用。紫草具有清血分之熱和化瘀消癥的功效，廣泛用于各種腫瘤疾病治療，然而其作用機(jī)制尚未闡明。外泌體的發(fā)現(xiàn)則彌補(bǔ)了這一不足，Wei 等[29]通過檢測紫草素處理的乳腺癌細(xì)胞系外泌體釋放，發(fā)現(xiàn)其可通過減弱抑制外泌體分泌來阻止乳腺癌細(xì)胞的生長。此外，抗癌專方對于治療腫瘤也發(fā)揮了重要的作用，劉佳琴等[30]通過健脾消癌方灌胃SD 大鼠實驗發(fā)現(xiàn)本方可通過結(jié)腸癌外泌體誘導(dǎo)正常人胚肺成纖維細(xì)胞的活化能力，發(fā)揮了抑制結(jié)腸癌肺轉(zhuǎn)移的作用。中草藥及抗癌專方中的外泌體為治療中醫(yī)腫瘤疾病的應(yīng)用提供了新方法。

3 外泌體在中醫(yī)藥研究中的發(fā)展方向

1983 年于綿羊網(wǎng)織紅細(xì)胞中首次發(fā)現(xiàn)外泌體，但認(rèn)為其是細(xì)胞代謝產(chǎn)物故未能得到重視。2013 年因發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)部囊泡運(yùn)輸調(diào)控機(jī)制，將諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國科學(xué)家詹姆斯·E.羅斯曼、蘭迪·W.謝克曼和德國科學(xué)家托馬斯·C.蘇德霍夫，外泌體研究自此才受到人們的重視。近年來，外泌體在中醫(yī)藥研究中取得了很大的發(fā)展，但是其研究領(lǐng)域仍然不夠全面、深入，外泌體在泌尿系統(tǒng)疾病研究中的應(yīng)用較少涉及。今后，應(yīng)加強(qiáng)外泌體在該領(lǐng)域研究，開展外泌體作為中藥傳遞遞質(zhì)和細(xì)胞通訊中的研究，有可能開辟外泌體中醫(yī)藥研究的嶄新局面，有望在中醫(yī)藥治療難治性疾病和重大疑難疾病中發(fā)揮重要作用。