上海代写论文网专业提供代写毕业论文、代写本科论文服务
您现在的位置:首页 > 医学论文 > 病理学论文 >
不同病原体感染中外泌体的作用分析
发布时间:2021-09-06

  摘    要: 外泌体是基于细胞内膜的双层囊泡小体,具有与生物学和病理学相关的各种组成成分。外泌体存在于多种体液当中,其内含有多种DNA和mRNA片段、非编码RNA分子、蛋白质和脂质等多种生物分子,在细胞信息传递中起重要作用,参与细胞凋亡、血管生成、免疫调节、肿瘤迁移等多种病理生理过程。本文综述了外泌体在感染性疾病免疫调节中的作用。

  关键词 :     外泌体;性传播疾病;感染;免疫调节; microRNA;

  Abstract: Exosomes are double-layered vesicles based on the inner cell membrane, with various components related to biology and pathology. Exosomes exist in a variety of body fluids, containing a variety of DNA and mRNA fragments, non-coding RNA molecules, proteins and lipids and other biological molecules. They play an important role in cell information transmission and participate in a variety of pathophysiological processes, such as apoptosis, angiogenesis, immune regulation, tumor migration, etc. The role of exosomes in the immune regulation of infectious diseases is reviewed in this article.

  Keyword: exosomes; sexually transmitted diseases; infection; immunomodulatory; microRNA;

  外泌体(exosome)是存在于细胞外的一种多囊泡体,它的形成有依赖于质膜的两次内陷以及含有腔内囊泡的细胞内多泡体(MVBs)的形成,MVBs与细胞膜融合后,以胞吐的方式将ILVS最终分泌为直径约为40~160 nm的外泌体[1]。外泌体是细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)的一种亚型,国际细胞外囊泡学会建议用“EV”代替外泌体和微泡。外泌体最早于20世纪80年代被发现,当时人们认为外泌体仅有传递神经递质和激素的作用,后来人们发现外泌体含有多种DNA和mRNA片段,各种非编码RNA分子、蛋白质、脂质等多种生物分子,在细胞信息传递中起重要作用,还参与细胞凋亡、血管生成、免疫调节、肿瘤迁移等多种病理生理过程。无论是生理状态或者病理状态,外泌体可由多种细胞分泌,包括原核细胞和真核细胞[1],外泌体几乎存在于任何体液当中,主要是血液,尿液,脑脊液,唾液,胸腔积液,腹水,羊水,母乳和支气管肺泡灌洗液等。由于其本身的特异性和功能性,外泌体已被广泛应用于各科研领域,其中感染与免疫更是当下外泌体研究的热点之一。一方面,病原体可通过外泌体传递病原体分子,这些分子可以包括蛋白质、核酸、脂质和碳水化合物,这些分子在感染过程中既可以充当先天免疫受体的抗原或激动剂,诱导宿主防御和免疫,也可以充当宿主防御的调节剂和免疫逃避的介质。另一方面,病原体可以直接掺入由宿主细胞产生的外泌体中进行传播。在慢性感染当中,外泌体参与病原体的免疫逃避的现象尤为突出,在一些急性感染中也不罕见。由于其免疫原性和病原分子的聚集,外泌体在疫苗制剂及成为诊断标志物方面也极具潜力。

  目前我国重点防治的性传播疾病为梅毒、淋病、生殖道沙眼衣原体感染、尖锐湿疣、生殖器疱疹及艾滋病。自1990年以来,梅毒、淋病、生殖道衣原体感染率大幅度上升,在21世纪,尤其是在高收入国家地区,性传播感染在全球范围内死灰复燃,性传播疾病的诊治迎来了历史上的又一巨大挑战。近年来,在性传播感染的发病机制研究主要集中在免疫逃逸。大量文献报道外泌体在慢性感染过程中扮演了重要角色,本文就外泌体在不同病原体感染中发挥的作用,以及在性传播疾病病原体慢性感染过程中所起的作用做一综述。

  1 、外泌体的概述

  1.1、 外泌体的成分和提取

  所有的细胞都均可通过分离发现外泌体,但是不同来源的细胞及组织产生的外泌体大小、成分都各不相同。外泌体中含有多种DNA和mRNA片段,各种非编码RNA分子、蛋白质、脂质,其中蛋白质和miRNA是目前受到广泛关注的热点。外泌体的蛋白质包括其普遍存在的Rab蛋白、肌动/肌球蛋白、微管蛋白、膜联蛋白Annexin等,此外,外泌体还包含一组独特的蛋白质,例如Alix、TSG101、HSP70和四次跨膜蛋白CD63、CD81和CD9。

  目前,外泌体的提取方法丰富多样,可用超滤和尺寸排阻色谱法、免疫亲和捕获法、聚合物沉淀法和微流控芯片法,而超高速离心法是外泌体分离的“金标准”。
 

不同病原体感染中外泌体的作用分析
 

  1.2、 外泌体的功能

  外泌体是具有生物学活性的细胞外囊泡,不同来源的细胞及组织产生的外泌体大小、成分、功能都各不相同,这将会导致一组外泌体使细胞存活而另一组导致细胞凋亡现象的出现。目前外泌体在肿瘤、炎症与免疫、繁殖与发育、代谢与心血管系统、神经系统等领域的功能已经开始探讨,而此类研究多基于其细胞间交流的能力,不同细胞类型来源的外泌体增加了细胞间通讯的复杂性。

  2 、外泌体在不同病原体感染中发挥的作用

  2.1 、外泌体在细菌感染过程中的作用

  已有研究表明宿主外泌体可以携带病原体抗原,被细胞内病原体感染的小鼠巨噬细胞的外泌体含有病原相关分子模式(PAMPs),可在体内或者体外引发促炎反应[2]。细菌感染相关外泌体引起的免疫调节反应中,对结核分枝杆菌的研究或许是最多的。在先天性免疫中,巨噬细胞主要负责清除病原体,对于外泌体中核酸成分参与调节先天性免疫和获得性免疫已早有研究,有学者发现在结核分枝杆菌感染情况下,细菌RNA从受感染的巨噬细胞脱落,启动RNA传感途径,促进受体巨噬细胞吞噬小体成熟[3]。而人们对同为细胞内细菌的李斯特菌、嗜肺军团菌、土拉弗朗西斯菌同样有所研究,这些细胞内细菌的DNA被包装进入外泌体,能够刺激感染附近细胞cGAS-STING信号,从而激活先天免疫反应,然而这是通过抑制T细胞为代价的,导致最终效应为降低了宿主对细菌的防御[4]。

  2.2 、外泌体在真菌和寄生虫感染过程中的作用

  目前,真菌感染相关外泌体致病机制与在免疫应答中的研究屈指可数,有研究发现与马拉色菌共培养的树突状细胞释放的外泌体中携带有马拉色菌抗原,并能刺激特应性皮炎患者和健康人PBMCs产生应答[5]。而寄生虫感染相关外泌体报道并不罕见,虽然外泌体在寄生虫感染中发挥的作用尚不是十分确切,但是不少相关研究证明,外泌体可能参与调节了寄生虫疾病的毒力以及抗病原体免疫反应[6,7],例如,杜氏利什曼原虫以Dicer为靶标,下调miR-122的表达,降低血清胆固醇,促进肝脏寄生虫感染[8]。此外,被恶性疟原虫感染的细胞释放的宿主来源的外泌体也可能限制宿主的免疫监视,导致免疫逃避,促进感染[9],但外泌体在念珠菌致病中的作用仍未阐明。

  2.3 、外泌体在病毒感染过程中的作用

  早在20年前Gould就提出了现在科学界公认的病毒“特洛伊木马”假说[10]。 这一假说起源于逆转录病毒的萌发和外泌体的发生过程具有重叠的现象,最初的研究对象为HIV,该假说提出HIV-1已经进化到了利用外泌体生物发生中的蛋白质包装成衣壳,同时还利用外泌体摄取机制促进细胞感染。这种现象不仅仅发生在HIV身上,在多种逆转录病毒中都得到了证实。“特洛伊木马”现象不仅有利于病毒的播散,还有利于病毒抵抗宿主免疫系统的清除作用。

  3、 外泌体在性传播疾病病原体感染过程中的作用

  目前对STD与外泌体的研究少之又少,艾滋病与外泌体的基础研究尚未见报道。

  3.1、 梅毒

  梅毒是由梅毒螺旋体(Treponema pallidum, Tp)感染引起的一种古老的性传播疾病。梅毒螺旋体感染能引起心血管、神经、生殖等多个系统严重并发症。虽然梅毒的致病机制已取得一些进展,然而梅毒在免疫学方面的致病机制仍不明了。白细胞通过黏附分子黏附到血管内皮细胞上,完成从血管到血管外组织迁移的过程,构成了机体防御的重要组成部分。白细胞迁移到感染部位,产生炎症反应,可以杀死局部致病微生物,最终控制感染。在梅毒感染中,梅毒螺旋体的膜脂蛋白可直接影响血管内皮细胞的黏附,导致血管炎症和通透性改变。有研究发现梅毒螺旋体通过巨噬细胞衍生外泌体可以诱导脐静脉内皮细胞活化,上调细胞间黏附分子-1(iCAM-1)、血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)的表达,促进单核细胞和白细胞的黏附[11],揭示了梅毒致病中血管炎的形成可能与巨噬细胞衍生的外泌体促进单核细胞和白细胞的黏附、血管内皮通透性升高密切相关。

  此外,还有研究发现梅毒螺旋体刺激的巨噬细胞衍生的外泌体表达高水平的miR-146a-5p, 外泌体通过内化作用传递到内皮细胞,miR-146a-5p与JAM-C的3'非翻译区(3'UTR)结合,下调连接黏附分子C(JAM-C)的表达,使内皮通透性降低,单核细胞迁移效应显着降低[12]。这一机制可能极大地减少了梅毒螺旋体在宿主体内的免疫清除。

  3.2 、淋病

  细胞程序性死亡是一种常见的宿主对细菌病原体的反应,在感染期间,为了防止病原体播散,被病原体感染的细胞选择主动杀死自己,完成程序性死亡的过程。淋病奈瑟菌是淋病的致病病原体,属革兰氏阴性双球菌,常常导致女性生殖道甚至盆腔的感染。目前淋球菌感染对凋亡的调控仍然存在争议,既往有报道发现淋球菌可以在不同的细胞类型中,诱导或防止细胞凋亡[13,14]。凋亡抑制因子-2(cIAP2)是凋亡抑制因子家族中的一员,具有特征性的凋亡抑制重复序列。有研究发现淋病奈瑟菌可以诱导cIAP2富含于外泌体,并增加与外泌体结合的cIAP2释放,抑制宫颈上皮细胞的凋亡[15]。

  4 、问题和展望

  目前对于外泌体与性传播疾病的研究寥寥可数,主要集结于梅毒、淋病上,而该研究为近五年才有所开展,而对于非淋球菌性尿道炎、软下疳、性病性淋巴肉芽肿、腹股沟肉芽肿和生殖器疱疹等更是未有报道。外泌体已被广泛应用于医学各个领域,包括作为疾病早期诊断的标志物以及疾病药物治疗的载体等。外泌体中主要核酸物质为miRNA,外泌体中特定的miRNA可在癌症检测中提供诊断或预后潜力。

  目前感染性疾病领域中对于外泌体的研究还存在许多不足。例如,在淋病奈瑟菌感染中,女性感染者多表现为无症状感染,这为疾病的传播带来了极大的便利,为了对抗疾病,机体通常会产生超过生理量的外泌体,以作为应对的一种策略。支原体、衣原体导致的非淋球菌性尿道炎极为常见,发病率在西方国家更是居于首位,女性感染时表现为尿道及生殖道炎,难根治、易复发,其致病特点是否从局部组织感染产生的外泌体的变化进行解释。此外,有研究表明雌二醇可抑制免疫导致女性性病无症状感染,雌激素如何调控外泌体来影响黏膜免疫值得深入研究。作为信息传递的载体,外泌体在体液中来回穿梭,川流不息,然而我们对外泌体的研究至今可谓知之甚少,非常值得深入研究。

  参考文献

  [1] Kalluri R,LeBleu VS.The biology function,and biomedical applications of exosomes[J]. Science, 2020,367(6478):6977.
  [2] Bhatnagar S Shinagawa K, Castellino FJ,et al.Exosomes released from macrophages infected with intracellular pathogens stimulate a proinfammatory response in vitro and invivo[J] Blood,2007,110:3234-3244.
  [3] Cheng Y,Schorey JS Extracellular vesicles deliver Mycobacterium RNA to promote host immunity and bacterial klling[J]. EMBO Rep,2019,20(3):e46613.
  [4] Nandakumar R, Tschismarov R,Meissner F,et al. Itraellular bacteria engage a STING-TBK1-MVB12b pathway to enable paracrine cGAS- STING sigalling[J]. Nat Microbiol,2019.4(4):701-713.
  [5] Gehrmann U,Qazi KR,Johansson C,et al. Nanovesicles from Malassezia sympodialis and Host Exosomes Induce Cytokine Responses-Novel Mechanisms for Host-Microbe Interactions in Atopic Eczema[J].PLoS One,2011,6(7):e21480.
  [6] Marilla A,Martin-Jaular L,Trelis M,et al Extracellular vesicles in parasitic diseases[J]J Extracell Vesicles ,2014,3:25040.
  [7] Buck AH,Coakley G ,Simbari F,et al Exosomes secreted by nematode parasites transfer small RNAs to mammalian cells and modulate innate immunity[J].Nat Commun,2014,5:5488.
  [8] Ghosh J,Bose M,Roy S,et al.Leishmania donovani targets Dicer1 to downregulate miR-122,lower serum cholesterol, and facilitate murine liver infection[J]. Cell Host Microbe,2013,13:277-288.
  [9] Sisquella X,Ofir. Birin Y,Pimentel MA.et al.Malaria parasite DNA-harbouring vesicles activate cytosolic immune sensors[J].Nat Commun,2017.8(1):1985.
  [10] Gould SJ,Booth AM,Hildreth JEK. The Trojan exosome hypothesis[J].Proc Natl Acad Sci USA,2003. 100(19): 10592-10597.
  [11] Xu BF,Wang QQ,Zhang JP,et al.Treponema allidum induces the activation of endothelial cells via macrophage derived exosomes[J].Arch Dermatol Res 2019,311(2):121-13
  [12] Hu WL,Xu BF,Zhang JP,et al.Exosomal miR-146a-5p from Treponema pallidum-stimulated macrophages reduces endothelial cells permeability and monocyte transendothelialmigration by targeting JAM-C[J]. Exp Cell Res 2020,388(1)111823.
  [13] Duncan JA,Gao X,Huang MT,et al.Neisseria gonorrthoeae activates the proteinase cathepsin B to mediate the signaling activities of the NLRP3 and ASC-containing inflammasome[J]J Immunol,2009,182(10):6460-6469.
  [14] Follows SA,Murlidharan J,Massari P,et al.Neisseria gonorthoeae infection protects human endocervical epithelial cells from apoptosis via expression of host antiapoptotic proteins[J.Infect Immun,2009,77(9):3602-3610.
  [15] Nudel K,Massari P,Genco CA. Neisseria gonorrhoeae Modulates Cell Death in Human Endocervical Epithelial Cells through Export of Exosome-Associated cIAP2[J.Infect Immun,2015,83(9):3410-3417.

对应分类:
版权所有:上海论文网专业权威的论文代写、论文发表的网站,秉承信誉至上、用户为首的服务理念,服务好每一位客户
本站部分论文收集于网络,如有不慎侵犯您的权益,请您及时致电或写信告知,我们将第一时间处理,邮箱:shlunwen@163.com