外泌體源性miRNA在不同寄生蟲病中調控巨噬細胞極化的機制研究進展

冶賡博 ，崔紫煙 ，吳俊杰 ，乜茹 ，于文昊 ，王志鑫 ，樊海寧 ，任利

1 青海大學研究生院，西寧 810000；2 青海省包蟲病研究重點實驗室；3 青海大學附屬醫院肝膽胰外科

寄生蟲病廣泛傳播于全球，至今依然是影響全球公共衛生的重要疾病。在寄生蟲和其依賴的宿主相互演化適應期間，如果寄生蟲想要長時間存活下來并且保留感染能力，蟲體必須發展建立自己的一套分子調控機制，從而抵御宿主免疫系統的一系列攻擊。外泌體是由多種細胞分泌的納米級囊泡外小體，其可攜帶多種微小RNA（miRNA）從供體細胞轉移至受體細胞，在受體細胞中轉錄后干擾基因表達，在多種生物過程中發揮著重要的信息傳遞作用［1］。巨噬細胞是脊椎動物體內最重要的免疫細胞之一，當被外界環境中的各種因素誘導時，會產生表型和功能的變化，稱為巨噬細胞極化［2］。巨噬細胞極化表型中，研究最多的是經典途徑激活型（M1型）和可替代途徑激活型（M2型），二者比例的失衡與多種疾病病理過程和免疫應答密切相關。近年來，研究者發現在寄生蟲與宿主相互作用的過程中，外泌體可通過其攜帶的miRNA 調控巨噬細胞極化，從而改變自身及周圍環境，引起宿主免疫逃逸或免疫抑制，維持寄生。本文就現階段外泌體源性miRNA 在寄生蟲病中對巨噬細胞極化的調控機制綜述，以期更深入的了解寄生蟲與宿主間的相互作用。

1 外泌體源性miRNA 在原蟲病中調控巨噬細胞極化的機制

1.1 利什曼原蟲病 利什曼原蟲病是由利什曼原蟲寄生于人和動物細胞內引起的一種寄生蟲病。巨噬細胞是利什曼原蟲增殖的最終宿主細胞，也是控制或加重利什曼原蟲病的關鍵，其在感染過程中發揮雙重作用，感染的成功與否取決于感染利什曼原蟲的物種與宿主免疫反應的類型和程度之間的相互作用。研究顯示，在329種利什曼原蟲蛋白中，超過一半是由外泌體釋放的，其中大部分為利什曼原蟲病的主要毒力因子。ATAYDE 等［3］在利什曼原蟲病的研究中發現，其原蟲的外泌體通過對巨噬細胞信號傳遞的調節激發致病感染的機制，并且能在感染的部位招募中性粒細胞進而加重感染力。在蟲體相對分子質量為63 kDa 的糖蛋白（GP63）進入巨噬細胞并發揮毒力過程中，外泌體先與質膜結合，再以GP63 作為媒介參與入膜反應［4］。另有研究報道，在利什曼原蟲長期感染過程中，miRNA let-7 家族的轉錄過程發生于外泌體內，并憑借著Myd/核轉錄因子κB（NF-κB）信號通路移動到宿主巨噬細胞的細胞質內，隨后釋放相應的導致疾病的激化因子，以此實現對宿主巨噬細胞活性的抑制，協助蟲體逃避免疫反應［5］。在感染過程中，巨噬細胞通常表現為動態性的類型變化，M1 型出現在早期，可招募炎性細胞以對抗寄生蟲，此為促炎效果；待寄生蟲消滅后，再轉化為M2 型抑制炎性細胞的募集，此為抗炎效果。在利什曼原蟲感染早期，巨噬細胞可被昆蟲等載體的唾液極化成M2 型，從而在感染早期增加蟲體傳染性及持久性。由于巨噬細胞M2 型極化，利什曼原蟲表現出的毒力因子可以破壞宿主的殺微生物機制，促進蟲體增殖。然而，M1 巨噬細胞在感染后期發揮作用，引發免疫反應加劇，導致病變惡化［6］。以上研究提示，巨噬細胞極化為寄生蟲免疫逃逸提供了有利條件，其中寄生蟲感染早期促進巨噬細胞的M2型極化發揮了重要作用。

1.2 弓形蟲病 弓形蟲是一種可以寄生于幾乎所有溫血動物，并且呈現全球分布的原生動物。弓形蟲病易被免疫力低下人群或胎兒感染，是孕期宮內感染導致胚胎畸形的重要疾病之一。巨噬細胞是弓形蟲感染急性期的主要吞噬細胞，在吞噬弓形蟲后會釋放帶有弓形蟲抗原的外泌體，其內含有許多miRNA；弓形蟲感染宿主細胞以后，外泌體可攜帶多種miRNA 調控細胞的分裂，從而影響細胞增殖和細胞周期。POPE等［7］在被弓形蟲感染的宿主細胞和外泌體中發現與細胞增殖和癌癥相關的miR-92a、miR-125b、miR-125a-5p、miR-503 和 miR-99a-star。此外，miR-23b在弓形蟲外泌體中高度富集，其可抑制白細胞介素17（IL-17）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）等介導的NF-κB活化和炎癥因子表達，減輕巨噬細胞浸潤，從而抑制自身免疫性炎癥。HAKIMI等［8］研究發現，弓形蟲外泌體能夠分泌一種分子開關，可以選擇性地以特定方式塑造宿主的轉錄調控機制，主要的靶點包括NF-κB、Fos 家族轉錄因子c-Fos、信號傳導及轉錄激活蛋白（STAT）3/6及原癌基因c-Myc。LI等［9］通過研究剛地弓形蟲外泌體對體外巨噬細胞RAW264.7細胞的影響，發現了弓形蟲外泌體可以通過JNK 信號通路刺激巨噬細胞分泌炎癥細胞因子，促進巨噬細胞向M1方向極化，引起細胞免疫應答。

1.3 瘧疾 瘧疾是經按蚊叮咬或輸入帶瘧原蟲者的血液而感染瘧原蟲所引起的蟲媒傳染病，也是全世界最具毀滅性的傳染病之一。研究顯示，瘧原蟲感染的紅細胞外泌體可以有效活化巨噬細胞［10］。目前，外泌體源性miRNA 在瘧原蟲感染機制中的作用尚不清楚。但相關文獻提示，瘧疾的感染可明顯改變外泌體源性miRNA 的表達，且瘧疾的嚴重程度和外泌體的釋放量有關［11］。在伯氏瘧原蟲中，miR-146a 表達上調，miR-193b 的表達下調［12］，其與 M2 型巨噬細胞極化相關［13］。與未感染的人類個體比較，惡性瘧原蟲和間日瘧原蟲患感染者外泌體中的miRNA hsa-let-7a-5p 上調，而單獨間日瘧原蟲感染者 的 miRNA hsa-miR-150-5p 及 hsa-miR-15b-5p 上調，其與M1 型巨噬細胞極化相關［14］。此外，與正常小鼠比較，miRNA 在腦瘧疾模型小鼠中的表達有顯著差別［15］。為了確認這些外泌體衍生的miRNA 功能，還需進一步使用實驗模型和臨床樣本進行研究。

2 外泌體源性miRNA 在蠕蟲病中調控巨噬細胞極化的機制

2.1 血吸蟲病 血吸蟲病是由裂體吸蟲屬血吸蟲引起的一種慢性寄生蟲病，影響著78個熱帶和亞熱帶國家的2 億多人［16］。慢性血吸蟲病的臨床表現是宿主對血吸蟲卵產生免疫應答的結果，免疫反應隨著寄生蟲感染的遷移和成熟，以時間依賴的方式急劇演變，急性期與輔助性T 細胞1（Th1）的促炎反應有關，隨后Th1 反應很快被Th2 的抗炎反應所取代。Th2 反應主要是對沉積在肝臟中的大量血吸蟲卵的反應，可觸發肝臟組織損傷、誘導細胞纖維化并產生膠原蛋白，久而久之導致肝纖維化［17］。在纖維化疾病中，細胞因子的釋放、溶酶體功能的障礙等都會改變外泌體的分泌進而調節巨噬細胞表型變化［18］。血吸蟲病作為一種與炎癥和纖維化密切相關的疾病，與外泌體有著密切的關系。有學者從日本血吸蟲中分離并提取了外泌體樣囊泡，發現其能產生TNF-α、CD16、CD32 等促炎因子，同時和巨噬細胞極化有關［19］。ZHU 等［20］在蛋白質組學的基礎上對血吸蟲外泌體內403 個蛋白質組成成分進行了分析，結果顯示，這些蛋白質成分不僅能夠催化細胞活性，調節翻譯過程及抗體結合的活性，還能夠將miRNA 傳導到宿主細胞內，進而發揮更強的寄生作用。GIRI等［21］研究發現，miR-148a 可通過 PI3K/AKT 通路靶向蛋白酪氨酸磷酸酶基因（PTEN），導致TNF-α、IL-12、精氨酸酶1（Arg-1）和IL-10 的上調，從而調控巨噬細胞介導的免疫應答。LIU 等［22］利用RAW264.7細胞發現，日本血吸蟲外泌體含有寄生蟲特異性miR-125b，其具有促進巨噬細胞M1 型極化的作用。除此之外，HE 等［23］研究發現，小鼠被日本血吸蟲感染后，宿主血清內的miR-223、miR-146b 表達量表現出明顯的增加；而miR-146b 的上調與巨噬細胞M2型極化相關［24］。以上研究提示，外泌體miRNA 可以作為血吸蟲病與宿主細胞之間的一種通信機制，參與巨噬細胞極化的調控并調節宿主免疫應答。

2.2 絳蟲病 棘球絳蟲的幼蟲感染所致的寄生蟲病稱為包蟲病（又稱棘球蚴病），呈現地方性，青海、新疆、西藏等牧區及少數民族地區為我國棘球絳蟲感染多發區。包蟲病可分為囊型包蟲病和泡型包蟲病二種，分別由細粒棘球絳蟲的幼蟲（棘球蚴）和多房棘球絳蟲的幼蟲（泡球蚴）寄生所致。與囊型包蟲病比較，泡型包蟲病對宿主的危害更為嚴重。在小鼠泡型包蟲病模型研究中，王東旭等［25］發現極化后的M1/M2 型巨噬細胞參與了泡球蚴感染過程。青海省包蟲病研究課題組基于大量研究進一步提出假設，泡球蚴可以向外釋放攜帶大量miRNA 的外泌體，調控巨噬細胞內相關靶基因表達，影響巨噬細胞極化狀態，進而協助免疫逃逸過程。課題組培養泡球蚴原頭節并成功提取了其外泌體，并將這些外泌體及其攜帶的miRNA 與巨噬細胞共培養，發現在不同時間、不同外泌體濃度的影響下，外泌體可通過其攜帶的miRNA 影響巨噬細胞極化狀態，但具體方式及機制仍在進一步研究中。

豆狀囊尾蚴病是豆狀帶絳蟲的中絳期豆狀囊尾蚴寄生所致的絳蟲病，嚴重感染時可引起宿主肝臟損害、消化紊亂甚至死亡。在豆狀囊尾蚴感染誘導的免疫抑制過程中，WANG 等［26］發現，外泌體源性miRNA let-7-5p 的過度表達促進了巨噬細胞向M2型的極化，其中參與M2 型巨噬細胞極化的結合蛋白主要為CCAAT/增強子結合蛋白。

2.3 線蟲病 線蟲病是線蟲成蟲或幼蟲寄生而引起的疾病，臨床表現因蟲種、數量、寄生部位及人體免疫狀態而異。目前，有關寄生線蟲外泌體源性miRNA 的研究較少。在胃腸線蟲病中，BUCK 等［27］觀察到分泌型外泌體內含有能夠抑制白細胞介素33 受體及雙特異性磷酸酶1 表達的miRNA 及Y RNA，提示外泌體源性miRNA 與調節宿主細胞中靶基因的表達有關；該研究還發現感染者的細胞外囊泡可同時抑制M1 及M2 型巨噬細胞極化。WAN等［28］研究顯示，N-連接糖基化在圓管線蟲病中促進M2 型巨噬細胞極化，其中PI3K-AKT 途徑的代謝重編程起著重要作用。

綜上所述，外泌體及其攜帶的miRNA 可在多種原蟲病、蠕蟲病等寄生蟲病中通過調控巨噬細胞極化調節宿主免疫反應。在寄生蟲感染過程中，從初始的劇烈免疫反應到后期與宿主的相互適應，巨噬細胞極化狀態的改變占據著重要地位。外泌體源性miRNA 在這一系列過程中參與到巨噬細胞極化的調控，且在宿主與宿主細胞、寄生蟲與宿主細胞及寄生蟲之間形成很多的復雜串擾。目前，生物信息學及蛋白組學等方面的快速發展為進一步了解外泌體源性miRNA 在寄生蟲病中的調控調控機制提供了可能，比如通過高通量測序來鑒定更多的miRNA，進而分析生理及病理條件下的分子相互作用。這些將有望打開治療疾病的新局面，為新的寄生蟲病防治策略奠定基礎。