外泌体在糖尿病中的研究进展
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水凝胶敷料在糖尿病足创面愈合治疗中的研究进展摘要:糖尿病足作为糖尿病并发症的一种,相较于糖尿病本身对患者的影响更大。
本文阐述了水凝胶敷料在糖尿病足创面愈合治疗中的机制,从抗菌水凝胶敷料、促血管化水凝胶敷料、抗氧化水凝胶敷料和多功能水凝胶敷料四个方面分析了水凝胶敷料在糖尿病足创面愈合治疗中的研究进展,以期为相关研究提供科学支撑。
关键词:水凝胶敷料;糖尿病足;创面愈合糖尿病作为一种高血糖为特征的代谢性疾病,全球患病人数超过四亿,糖尿病足给患者带来了巨大的身心创伤,其并发症因素主要与糖尿病神经病变、周围血管病变、足部畸形、创伤有关,属于难以愈合的慢性伤口。
水凝胶敷料为具有三维网络结构的聚合物材料,其优势为生物相容性、粘附性、抗菌性能偏高,且含水量高达70%-95%,应用前景广,也较为适用于糖尿病足创面促愈合。
1.水凝胶敷料在糖尿病足创面愈合治疗中的机制水凝胶敷料的特点是在水中迅速溶胀而不溶解,且水凝胶与ECM结构具有相似性,可作为物理屏障防止微生物入侵,因此可作为糖尿病足的创面治疗材料。
有关研究表明,水凝胶敷料与传统敷料对糖尿病足溃疡的对比中,水凝胶敷料因湿性可促使创面保持水润,促使Fb/KC增殖,进而加快表皮细胞的迁移,降低创面感染率,减少瘢痕。
水凝胶敷料相对温和,可负载不同物质定制自身功能,应用于糖尿病足时具有极高的价值[1]。
2.水凝胶敷料在糖尿病足创面愈合治疗中的研究进展2.1抗菌水凝胶敷料糖尿病足产生炎症多与微生物清除不全,延长了愈合的时间有关。
需积极控制炎症,遏制细菌生物膜形成,避免胞外多糖机制的过多分泌,避免对抗生素治疗产生影响。
临床在糖尿病足的创面分泌物标本研究中发现有60%的细菌生物膜,因此要求水凝胶敷料具有抗菌功能,破坏或防止创面中的细菌生物膜形成。
相关抗菌功能促进糖尿病足创面愈合的研究中,有学者制备了含有银-氧化锌纳米颗粒的水凝胶敷料,对大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌的杀菌效果良好,动物模型试验中也显示该抗菌敷料可充分的促进创面的愈合;另外有学者制备含有去铁草酰胺、银离子的水凝胶敷料,将其作用于糖尿病大鼠全层皮肤缺损的创面时,发现其可促进血管生成、因抗菌作用加速缺损创面的愈合。
外泌体及其在心血管疾病发生发展中的作用研究进展外泌体是一种活性物质,由细胞分泌并释放到细胞外,并通过胞吞作用被其他细胞摄取。
近年来的研究表明,外泌体在细胞间传递信号和物质,参与了多种生理病理过程,包括心血管疾病的发生和发展。
本文将综述外泌体在心血管疾病中的作用。
外泌体在心血管疾病中起到了多种重要作用。
外泌体通过向邻近或远离的细胞传递miRNA、lncRNA和mRNA等核酸分子,参与了心血管系统中的信号传导。
研究发现,外泌体携带的miRNA可以改变受体细胞中的基因表达,从而影响细胞的功能和生理状态。
外泌体中的lncRNA可以调控基因表达和剪接,改变细胞的转录水平。
这些外泌体携带的核酸分子可以通过调节细胞的基因表达,影响心血管系统的生理和病理过程,例如心肌细胞的增殖和凋亡等。
外泌体通过调节细胞外基质的合成和降解,影响细胞外基质的结构和功能,从而参与了心血管系统的改建和修复。
一些研究发现,外泌体可以通过激活受体细胞的信号通路,促进细胞外基质的降解,从而促进血管生成和心肌修复。
外泌体还可以通过释放包含有机酸酶和金属蛋白酶等降解酶,参与细胞外基质的降解和再生。
这些外泌体释放的降解酶可以清除细胞外基质中的异常沉积物,改善心血管系统的功能。
外泌体在心血管疾病的发生和发展中发挥了重要作用。
通过向邻近或远离的细胞传递信号和物质,调节细胞的基因表达和功能;通过调节细胞外基质的合成和降解,改变细胞外基质的结构和功能;通过参与免疫反应,调节免疫细胞的活性和功能。
这些作用使得外泌体在心血管疾病的治疗和预防中具有重要的潜力。
未来的研究还需要探索外泌体的分泌机制、作用机制和临床应用价值,为心血管疾病的治疗和预防提供新的思路和方法。
葡萄糖转运蛋白家族在糖尿病中的作用研究作为一种常见疾病,糖尿病在全球范围内已经受到广泛关注。
它主要表现为血糖水平升高,但是不同类型的糖尿病病因和发病机制有所不同。
其中,葡萄糖转运蛋白家族在糖尿病中的作用备受关注。
葡萄糖转运蛋白家族(GLUT)是一组跨膜蛋白,它们能够调节细胞内外葡萄糖的转运。
在人体内,有多种类型的GLUT蛋白存在,且它们分布在不同的组织和细胞中,对葡萄糖的转运有所不同。
糖尿病病人的血液中葡萄糖水平升高,是由于胰岛素的分泌或作用异常导致的,而GLUT蛋白在其中发挥着重要的作用。
在正常情况下,GLUT蛋白能够将血液中的葡萄糖转运到细胞内,维持体内血糖水平的稳定。
而在糖尿病病人中,GLUT蛋白的表达或活性发生变化,导致了葡萄糖转运的异常。
其中,GLUT4蛋白在肌肉和脂肪组织中表达较多,能够调节这些组织内的葡萄糖转运。
然而,在糖尿病病人中,由于GLUT4蛋白的表达或功能降低,导致葡萄糖无法有效地进入细胞内,从而加剧了糖尿病的病情。
除了GLUT4蛋白外,其他类型的GLUT蛋白也在糖尿病中发挥着重要的作用。
例如,GLUT1和GLUT3蛋白能够在多种组织和细胞中发挥作用,调节葡萄糖的转运。
此外,一些新型的GLUT蛋白,例如GLUT5和GLUT11,在近年来的研究中也受到了广泛关注。
为了更好地阐明GLUT蛋白在糖尿病中的作用,科学家们开展了大量的研究工作。
其中,重点研究了GLUT蛋白的调控机制、表达水平变化以及与胰岛素等因素的相互作用。
不同类型的糖尿病病人可能会存在不同类型的GLUT蛋白异常表达。
因此,通过对GLUT蛋白的检测、研究和调节,治疗糖尿病也成为了近年来的研究热点。
除了研究GLUT蛋白在糖尿病中的作用外,科学家们还探究了其中的一些未知问题。
例如,GLUT蛋白可能会和其他相关蛋白一起协同作用,调节细胞内葡萄糖代谢。
此外,近年来,一些研究提出了GLUT蛋白可能存在于外泌体中并影响糖代谢的新假说,这为进一步研究GLUT蛋白的作用机制提出了新的思路。
外泌体在各类型细胞中的发挥及其在疾病发生中的作用外泌体是一种直径约30-150纳米的细胞外囊泡,被众多生物发现,包括细菌、真核生物和病毒。
它具有不同的形态、大小和成分,可以通过多种途径分泌到细胞外间隙或血液循环系统中,进而传递信息或调节某些生理反应。
随着科学研究的深入,越来越多的证据表明外泌体在细胞通信、病毒感染、免疫调节、肿瘤转移等方面具有重要作用。
本文将着重讨论外泌体在各类型细胞中的发挥及其在疾病发生中的作用。
一、外泌体在细胞间通信中的作用外泌体这种小型分泌物质的发现,大大改变了我们对细胞间信号传导方式的认知。
在初期研究中,人们发现外泌体主要参与细胞间膜蛋白和细胞外基质分子的沟通交流,并通过调控信号通路同时影响接收细胞的治疗反应,具有通俗易懂的比喻:一个运动员踢出来一个球,这个球自然而然地会引起对方球员的反应。
同样的场景也存在于细胞间的相互作用中,外泌体就是这个引子。
这意味着外泌体的存在能促进或者抑制相应信号的传递和执行。
例如:在神经元间的通信中,突触后密封的小囊泡会释放出一些活性分子如ATP、神经递质等物质,从而影响后突触神经元的兴奋和抑制性感受。
而研究发现,神经元也能通过外泌体的释放调控突触活性,帮助身体适应新环境,补充新能量。
二、外泌体在细胞病毒感染中的作用在细胞感染方面,外泌体作为一种病毒释放物有着重要的作用。
其在病毒细胞与宿主细胞的互动中具有非常复杂的角色,既可促进病毒入侵和繁殖,也可抑制病毒感染的传播。
例如:在单核细胞中为了避免病毒的扩散,外泌体会释放出多种细胞内的组成部分,如病毒颗粒、配体、受体等,防止细胞的繁殖和转移;而在侵袭机体的性病毒中,外泌体的分泌则能增强组织损伤和淋病的病原体浓度,进而影响免疫系统的抵抗力度,具有重要的传播作用。
三、外泌体在免疫调节中的作用免疫系统是维持身体健康的重要系统之一,具有发现并消灭病原菌的重要作用。
而在体内,病原菌和宿主细胞间的免疫反应非常复杂。
外泌体的功能及其在临床应用中的研究进展杨金鑫;王海军;赵永坤;裴志花;孙明洁;王开;胡桂学【摘要】外泌体(exosome)是通过细胞内多泡体与细胞膜融合产生的纳米级细胞外膜泡,广泛分布在血清、尿液、唾液和其他生物液体中.外泌体作为细胞间通信和遗传物质的重要转移载体,可通过受体介导的相互作用或通过各种生物活性分子(如细胞膜受体、蛋白质、mRNA和miRNA)的转移直接刺激靶细胞,从而发挥其生物学功能.文章主要综述了外泌体内含蛋白质和miRNA的功能及外泌体在临床中的应用.外泌体内蛋白质和miRNA的功能包括生理状态下诱导机体免疫、递呈抗原、参与细胞间信号传导;病理状态下改变肿瘤微环境、促进癌细胞增殖、侵袭、加快血管生成、促进癌症发展;以及某些病毒可将其组分包装、整合到外泌体中来实现细胞间传播,或劫持外泌体,实现免疫逃避.作者主要介绍了其作为肺癌、乳腺癌、胰腺癌及结直肠癌等多种癌症早期诊断的生物性标志物,以及作为稳定性高、转运效率高、靶向性强的药物载体在临床中的应用.【期刊名称】《中国畜牧兽医》【年(卷),期】2018(045)012【总页数】6页(P3608-3613)【关键词】外泌体;蛋白质;miRNA;疾病诊断;药物载体【作者】杨金鑫;王海军;赵永坤;裴志花;孙明洁;王开;胡桂学【作者单位】吉林农业大学动物科学技术学院,长春130118;吉林省野生动物救护繁育中心,长春130122;军事医学科学院军事兽医研究所,长春130122;吉林农业大学动物科学技术学院,长春130118;吉林农业大学动物科学技术学院,长春130118;吉林农业大学动物科学技术学院,长春130118;吉林农业大学动物科学技术学院,长春130118【正文语种】中文【中图分类】Q711987年Johnstone等[1]首次在成熟的哺乳动物网织红细胞中发现一种直径约为30~100 nm的囊性小泡,称其为外泌体(exosome),其密度为1.13~1.19g/mL,具有典型的“杯状”或“盘状”形态。
糖尿病是以血糖水平升高为特征的慢性内分泌系统代谢紊乱疾病[1-2]。
1型糖尿病是一种由T细胞介导的对胰岛β细胞特异性破坏而导致的自身免疫性疾病[3]。
而外周胰岛素抵抗使身体不能有效利用胰岛素、胰岛β细胞功能下降或障碍使胰岛素分泌减少是导致2型糖尿病的主要原因[4]。
糖尿病患者可同时伴发各种并发症,包括视网膜病变、神经病变、肾功能衰竭、心血管疾病等。
糖尿病的高患病率加重了财政和卫生系统的负担,影响全球各地(特别是中低收入国家)的发展。
据CHO等估计,糖尿病患病率(患者年龄18~99岁)在2017年为8.4%,预计到2045年将上升至9.9%[5]。
创面难愈合是糖尿病严重的并发症之一,综合因素导致伤口愈合的各个阶段都受到影响,具体分子机制尚不清楚,但目前研究表明缺氧、高血糖、神经病变等都会导致其愈合延迟。
近年来,水凝胶敷料因其独特的性能,被应用于糖尿病创面治疗,除了单独应用外,还可联合其他治疗方式。
将水凝胶敷料联合干细胞/外泌体、药物、纳米颗粒、生长因子(GFs)等治疗糖尿病创面,与这些疗法单独应用相比,不仅可以有效控制其在创面的释放,还能提高药物因子的稳定性,使创面愈合效果更显著。
故本文从水凝胶敷料出发,重点综述了新兴的水凝胶敷料联合干细胞疗法/外泌体疗法、药物疗法、纳米技术以及其他热点疗法(包括激光疗法、基因疗法、生长因子疗法)的治疗方式,旨在为今后糖尿病创面的治疗提供借鉴和参考。
1糖尿病创面水凝胶敷料目前应用于临床的伤口敷料大致可分为传统敷料、水凝胶敷料、非粘性接触敷料、多层敷料、半透明敷料、半透性泡沫敷料、水状胶体敷料和藻酸盐(Alg)敷料[6]。
糖尿病创面因高血糖、氧供不足以及神经病变等因素,较普通创面愈合更慢。
为促进糖尿病创面愈合,糖尿病创面治疗的研究新进展叶梓,王小兰,雷颜宾,詹会智,孙晓磊综述马亚蓉审校西南医科大学附属医院眼科(泸州646000)【摘要】近年来,越来越多的创新性治疗技术和材料应用于糖尿病创面的治疗。
第 49 卷第 6 期2023年 11 月吉林大学学报(医学版)Journal of Jilin University(Medicine Edition)Vol.49 No.6Nov.2023DOI:10.13481/j.1671‑587X.20230637miRNA在糖尿病肾病足细胞损伤中作用及其机制的研究进展Research progress in effect of miRNA on podocyte injury in diabetic nephropathy and its mechanism杨佳楠, 姜同连, 朱福彬, 汪婷, 周旭玲, 赵冰海, 李洪志(北华大学基础医学院吉林省肾脏病基因测序精准医疗创新中心,吉林吉林132013)[摘要]足细胞损伤在糖尿病肾病(DN)的发生发展过程中起重要作用,可导致肾小球滤过屏障功能障碍和蛋白尿的出现。
有关DN的综述报道多围绕肾脏组织纤维化、炎症反应和氧化应激等方面展开,而针对调控足细胞损伤的相关综述报道较少。
微小RNA(miRNA)作为重要的基因表达调控因子,可通过抑制或降解靶基因调控其表达。
部分miRNA表达水平变化与足细胞损伤有关联。
现结合近年来国内外相关研究进展,总结miRNA 的形成过程和生物学功能、DN足细胞损伤发生的可能机制及不同miRNA表达水平对DN足细胞损伤的影响,阐明其调控机制和作用途径,为DN的诊断、治疗和预防提供参考。
[关键词]微小RNA;糖尿病肾病;足细胞损伤;信号通路;肾小球[中图分类号]R587.2[文献标志码]A糖尿病是目前全球广泛流行的慢性病之一,已成为严重危害人类健康的全球性公共卫生问题。
糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)作为糖尿病最常见的微血管并发症,是引起终末期肾病的主要因素之一,其发病机制尚未完全阐明[1]。
既往研究[2]显示:炎症介质释放、细胞凋亡和氧化应激等可以通过破坏肾小球滤过屏障引起DN发生。
外泌体及其在心血管疾病发生发展中的作用研究进展外泌体是一种细胞分泌的小囊泡,直径一般在30-150纳米之间,它含有多种生物活性成分,比如蛋白质、核酸、脂质等。
外泌体可以通过多种方式与其他细胞相互作用,传递其携带的生物信息,参与调节细胞间的相互作用,对细胞功能和组织状态起到重要的调节作用。
最近几年,外泌体在心血管疾病的发生发展中的作用引起了研究者们的广泛关注。
外泌体在心血管疾病中的作用心血管疾病是指以冠心病、高血压、心肌病、心律失常、心力衰竭等为代表的心血管系统的疾病,是目前危害人类健康的重要疾病之一。
近年研究发现,外泌体在心血管疾病的发生发展中发挥着重要的作用,可以通过调节炎症反应、血管修复和血栓形成等途径参与心血管疾病的发生发展。
外泌体在炎症反应中的作用。
炎症反应是心血管疾病发生发展的重要环节,而外泌体中含有丰富的炎症因子,如IL-1β、IL-6、TNF-α等,在炎症反应过程中起到调节作用。
研究表明,外泌体可以通过释放这些炎症因子,调节炎症反应的程度和持续时间,从而影响心血管疾病的发展。
外泌体在血管修复中的作用。
血管内皮细胞受损是心血管疾病发生发展的重要因素,而外泌体中含有多种血管生长因子和修复相关蛋白,如VEGF、FGF、TGF-β等,可以促进血管内皮细胞的增殖和修复。
实验证明,外泌体释放的这些生物活性成分可以促进血管内皮细胞的再生,加速血管损伤的修复,从而对心血管疾病的预防和治疗具有重要意义。
外泌体在血栓形成中的作用也备受关注。
血栓形成是心血管疾病的重要发病机制之一,而外泌体中的脂质成分和特定蛋白酶等因子可以影响血小板活化和凝血过程,从而影响血栓的形成和稳定。
研究发现,外泌体释放的这些成分可以促进或抑制血栓形成,参与心血管疾病的发生发展。
外泌体在心血管疾病中的研究进展近年来,随着对外泌体的研究不断深入,其在心血管疾病中的作用也得到了更多的关注,相关研究不断涌现,为深入了解外泌体在心血管疾病中的作用机制提供了更多的线索。
外泌体在皮肤科医学和美容应用进展完整版背景外泌体是细胞外囊泡的一个子集,由所有类型细胞释放,理论上在细胞间通讯中发挥着至关重要的作用。
外泌体的直径范围为40-160 nm,根据其细胞来源,含有多种遗传物质,包括DNA、RNA、mRNA、代谢物、蛋白质和脂质。
鉴于细胞间通讯是通过外泌体交换细胞成分而促进的,因此它们的应用可能对疾病病理学和基于外泌体的治疗产生重要影响。
我们对当前外泌体在医学(和皮肤)疾病和医疗美容中的应用进行了全面回顾。
方法在PubMed 上进行了文献检索,回顾了外泌体及其在医学和美容领域的应用。
结果虽然外泌体在医疗和美容皮肤病治疗中的治疗应用前景广阔,但同样重要的是要注意,大多数将外泌体作为治疗的研究都是在临床前模型中进行的,因此强调需要进行进一步的研究和临床试验。
与外泌体相关的美学应用更重要的一点是,在撰写本文时,在美国,外泌体只能局部应用,而不是注射到皮肤中,世界上其他国家也是如此。
结论需要进行更多的研究和临床试验来评估外泌体的安全性以及在医学和美容领域应用的疗效和安全性。
1 简介外泌体是细胞外囊泡的主要亚型之一,对细胞间通讯很重要。
释放后,通过称为胞吐作用的过程,外泌体穿过细胞外液,直到到达靶细胞。
重要的是,鉴于外泌体本身由质膜衍生的磷脂双层组成,包膜可以防止其内容物降解。
这使得将囊泡内容物从一个细胞安全地远距离运输到另一个细胞成为可能。
到达靶细胞后,外泌体通过胞吞作用进入细胞,最终使得外泌体的内容物释放到细胞的胞浆中。
因此,外泌体能够有效改变其靶标的细胞生理学。
尽管这一过程正在积极研究中,但理论上外泌体介导的反应可以在疾病病理学和预防中发挥作用。
据报道,干细胞分泌的外泌体可以为多种疾病提供保护。
图2显示了正在评估外泌体潜在使用领域的疾病列表。
间充质干细胞衍生的外泌体在心血管疾病模型中具有心脏保护作用。
更具体地说,我们发现,在小鼠和猪的心肌缺血/再灌注损伤模型中,静脉注射干细胞来源的外泌体可将梗塞面积减少50%-60%,保护心脏功能,并减少氧化应激。
外泌体对上皮-间质转化调控作用的研究进展全景羽;卢子滨;余林中;范春林;曹惠慧;刘俊珊【摘要】外泌体是一种具有生物活性的膜性囊泡,既可在细胞间传递活性物质,还可通过调控细胞间的信息传递参与细胞活动.上皮-间质转化(EMT)是上皮细胞获得间充质细胞特性的过程,在众多疾病中发挥了重要作用.研究表明,外泌体在EMT的发生发展过程中具有双向作用.一方面,外泌体可促进细胞发生EMT,赋予肿瘤细胞侵袭和转移能力,促进血管新生和加快肿瘤生长;另一方面,外泌体亦可抑制EMT,发挥减弱肿瘤细胞侵袭能力,抑制心、肝、肾纤维化,改善心肌梗死等作用.外泌体可能是通过携带EMT相关蛋白或miRNA,调控EMT相关信号通路发挥双向调节作用.【期刊名称】《南方医科大学学报》【年(卷),期】2019(039)003【总页数】4页(P377-380)【关键词】外泌体;上皮-间质转化;肿瘤;纤维化【作者】全景羽;卢子滨;余林中;范春林;曹惠慧;刘俊珊【作者单位】南方医科大学中医药学院中药药理教研室,广东广州 510515;南方医科大学中医药学院中药药理教研室,广东广州 510515;南方医科大学中医药学院中药药理教研室,广东广州 510515;暨南大学药学院,广东广州 510632;南方医科大学中医药学院中药药理教研室,广东广州 510515;南方医科大学中医药学院中药药理教研室,广东广州 510515【正文语种】中文外泌体属细胞外囊泡(EVs)的一部分,亦是目前EVs研究中的热点[1-2]。
现有研究表明,外泌体与上皮-间质转化(EMT)过程密切相关。
外泌体可参与上皮细胞的EMT变化,并可对EMT产生促进或抑制的作用,从而参与肿瘤微环境的形成、肿瘤转移、肾损伤、肝纤维化等多种病理变化过程,其作用机制复杂多样。
本文对外泌体在EMT过程中的双向作用进行综述,旨在揭示外泌体在疾病发生、发展中的角色,并为疾病的防治开辟新思路。
1 外泌体外泌体是由细胞通过外排作用释放出胞外,具有脂质双分子层膜结构的纳米囊泡,直径在30~150 nm之间。
366 中国医药生物技术 2019年8月第14卷第4期 Chin Med Biotechnol, August 2019, Vol. 14, No. 4 DOI: 10.3969/j.issn.1673-713X.2019.04.014 ·综述· 外泌体在糖尿病中的研究进展
王丽萍,冯尚勇,余果,宋斌,陈晖,张真稳,闫彩凤,潘云龙 糖尿病(diabetes mellitus,DM)是由遗传因素和环境因素共同导致的一类代谢性疾病[1]。由于糖尿病的高发性和严重性,在世界范围内,糖尿病及其各种并发症已成为威胁人类健康的第三大杀手[2]。近年来,随着生活方式的改变和人口老龄化的加剧,我国糖尿病的发病率逐年增加,目前我国糖尿病的患病率已达总人口的9.7%[3],因此早期诊断并给予有效治疗对于延长糖尿病患者生存期和提高生活质量至关重要。外泌体是由多种细胞在生理病理情况下经过“内吞-融合-外排”等调控过程所分泌的大小均一、直径 30 ~ 100 nm的双层膜包裹的球状或杯状囊泡。外泌体可携带多种信号分子和生物活性物质并参与机体免疫、细胞间通信、细胞增殖、细胞迁移、细胞分化以及代谢性疾病的发生发展过程[4]。本文主要对外泌体的生物学特性和功能以及在糖尿病及并发症中的研究进展进行总结综述,旨在为糖尿病的诊治提供新思路。 1 外泌体的基本概念 1983年,外泌体最早发现于体外培养的绵羊红细胞上清液中[5],以细胞管腔内囊泡的形式存在。外泌体密度为 1.10 ~ 1.18 g/ml,电镜下呈扁形、球形或杯状,在体液中 主要呈球形结构。外泌体是细胞内吞过程的末端产物,细 胞的胞吞形成带有外源性抗体的内体小泡(intraluminal vesicls,ILVs),在高尔基体等细胞器的作用下形成早期核内体(early endosomes,EEs)。EEs 的囊膜不断内陷,并选择性地接受细胞内的蛋白质、核酸、脂类等生物活性成分,最终形成晚期核内体(late endosomes,LEs)。LEs 与细胞膜融合,将外泌体释放至胞外环境[6-7]。外泌体中携带丰富的蛋白质,一种为普遍存在的蛋白成分,主要包括肌动蛋白、微管蛋白、热休克蛋白等细胞骨架蛋白,Rab、Alix、Flotillin 和 TSG101 等膜转运蛋白和融合蛋白,以及 CD9、CD81、CD63 等内体转运相关的四跨膜蛋白等[8];另一种为具有细胞特异性的蛋白成分,如 CD3 分子由 T 细胞来源的外泌体所携带[9],血小板来源的外泌体含有特异性的血友病因子和整合蛋白 CD41a[10],神经元分泌的外泌体含有谷氨酸受体[11]等。此外,外泌体携带的 DNA、mRNAs、miRNAs、lncRNAs 等核酸分子与受体结合从而介导胞内信号调控,改变细胞功能。外泌体可通过与邻近细胞的胞膜发生融合,或通过转运蛋白质、脂质等直接激活靶细胞,使靶细胞发生一系列生物学效应。 2 外泌体与糖尿病 2.1 外泌体与 1 型糖尿病 1 型糖尿病(type 1 diabetes mellitus,T1DM)是一种特殊的自体免疫性疾病,主要诱因包括遗传因素、外源性感染性病原体、非感染性环境因子、内源性抗原和生理应激等。T1DM 的潜在自体免疫过程一般发生在临床糖尿病发病前,正是这种无症状期为疾病的预测和预防提供了绝佳的机会。外泌体在 T1DM 胰岛的自体免疫反应中起着非常重要的作用[12]。研究发现,抗原递呈细胞(APC)来源的外泌体
含有大量的主要组织相容性复合物(major histocompatibility complex,MHC)分子,可以激活 T 淋巴细胞产生免疫应答,进一步激活 B 淋巴细胞启动体液免疫,两者共同作用并高度特异性地对胰岛 B 细胞产生自体免疫性攻击,导致 β 细胞减少,最终因胰岛素分泌不足而引起血糖升高及糖尿病[13-14]。
外泌体转运可作为多种疾病及并发症的生物标记物,包括 T1DM[15]、肾病[16]或视网膜疾病[17]等。Garcia-Contreras
等[18]对 12 例 T1DM 组和 12 例对照组患者血浆样本进行外泌体 miRNA 芯片检测,结果显示有 7 个 miRNAs 在两组中存在显著差异,其中上调的为 miR-16-5p、miR-302d-3p、miR-378e、miR-570-3p、miR-574-5p、miR-579;下调的为 miR-25-3p。通过 RT-qPCR 验证,对照组 miR-16-5p 和 miR-574-5p 明显高于 T1DM 组(P < 0.05,P < 0.01)。该研究首次揭示,从患者血浆外泌体中分离出的 miRNA 有望作为 T1DM 诊断的潜在生物标记物。相比于传统生物标记物,外泌体具有独特优势,原因包括:①采集方便,可以很容易地从血液、尿液、唾液、腹水等多种体液 中提取;②相对稳定,可以长期储存在 –80 ℃;③敏感性 高,可提供蛋白酶/核酸酶控制环境,提高分子稳定性; ④有利于分离粒子的特殊分子浓度;⑤特异性高,可以使用特定的抗细胞表面标记抗体进行分离,然后对特定的转运蛋白/RNAs4 进行分析,这些特征使其在临床诊断应用中更具吸引力。 2.2 外泌体与 2 型糖尿病 随着人类生活水平的提高,2 型糖尿病(type 2 diabetes
基金项目:国家人类遗传资源共享服务平台项目(2005DKA21300);江苏省自然科学基金(BK20161323) 作者单位:225001 江苏,扬州大学临床医学院/江苏省苏北人民医院生物样本库(王丽萍),内分泌科(冯尚勇、宋斌、陈晖、张真稳、闫彩凤、潘云龙),药物临床试验机构(余果) 通信作者:潘云龙,Email:NJPHWLP@163.com 收稿日期:2019-05-09 中国医药生物技术 2019年8月第14卷第4期 Chin Med Biotechnol, August 2019, Vol. 14, No. 4 367 mellitus,T2DM)的发病预计可达 6.4 亿,并在全球范围内呈逐年增高趋势,其主要病理生理学变化为胰岛素抵抗和 β 细胞功能缺陷[19]。胰腺 β 细胞功能障碍引起胰岛素抵抗
从而降低胰岛素的敏感度和生成量,最终导致 T2DM。 脂肪因子是由脂肪组织释放的多种生物活性蛋白质和多肽组成,复杂的蛋白结构改变提示其在多因子疾病和新陈代谢病理生理中发挥着重要的作用。脂肪酸结合蛋白 4(FABP4)能够结合并转运细胞内的脂肪酸,缺乏 FABP4 基因的 ob/ob 小鼠表现出胰岛素敏感性增强,葡萄糖耐量和脂肪代谢改善等特征[20]。提示 FABP4 在糖尿病发病中起
着关键性作用。而有研究发现,在脂解增强的情况下,FABP4 可通过外泌体途径分泌增加[21]。肥胖患者体内表现为脂解
作用增强,外泌体途径分泌的 FABP4 增加,加重机体胰岛素抵抗,从而导致高血糖和糖尿病。当血糖急性升高、胰岛素需求增加时,miRNA 可引起 β 细胞增殖,从而增加胰岛素的分泌。有研究发现,外泌体可在 miRNA 水平导致 β 细胞凋亡增加。Guay 等[22]用干扰素 γ、TNF-α 和 IL-1β
处理 MIN681 细胞后所产生的外泌体来孵育 MIN681 细胞和小鼠的胰岛细胞,发现 MIN681 细胞和小鼠的胰岛 细胞凋亡明显增加。然后,检测外泌体内 miRNA,其中 miRNA-146a、miRNA-146b、miRNA-497、miRNA-195 等差异性表达与细胞凋亡相关。 2.3 外泌体与糖尿病肾病 糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)是糖尿病患者最重要的微血管并发症之一,也是导致终末期肾病的首要原因。目前临床上尚无有效的防治手段,随着分子生物学等技术的发展,外泌体在 DN 发病中的作用慢慢揭开神秘面纱,成为重要的新型临床诊断标记物并提供潜在的治疗靶点。 姜珍珍[23]采用 STZ 构建 1 型 DN 大鼠模型,研究人的尿液来源外泌体对 T1DM 大鼠肾脏的保护作用,结果显示:①新鲜尿液中可成功分离出外泌体,并检测到 CD9、CD63 和 CD81 相对保守的表达;②同正常组相比,DM 组的大鼠尿量和尿白蛋白排泄率(urinary albumin excretion rate,UACR)显著性升高(P < 0.05),而 DM+ 外泌体组的 UACR 值明显减少,且未达到 DN 的微量白蛋白尿标准,表明外泌体能改善糖尿病大鼠 UACR。进一步研究证实,尿液来源的外泌体可减少肾小球系膜增生,改善肾脏功能,减少组织细胞的凋亡从而延缓 DN 的发生发展。Zubiri 等[24]研究证实,与正常小鼠相比较,DN 小鼠的尿液外泌体中钙调素(RGN)和衰老标志蛋白(SMP-30)显著下降,结果提示其可作为 DN 的早期诊断和病情进展监测的新生物标记物。2017 年,罗艳和胡桂英[25]采用 miRNA 芯片技术,研究 T2DN 患者尿液外泌体中 miRNA 的表达谱变化,结果显示 DN 组与 T2DN 组尿液外泌体 miRNA 存在显著差异,并预测表达最为明显的 miR-320c 可作为评估 DN 进展的一种新的标记物,其具体机制可能通过靶蛋白血小板反应蛋白 1(TSP-1)/转化生长因子(TGF-β)信号转导通路而发挥作用。相关性分析发现其与疾病发生的严重程 度明显相关,进一步阐明了尿液外泌体所携带的信息能够反映 DN 的病理生理变化。 2.4 外泌体与其他糖尿病并发症 血糖升高可使心肌肥大、细胞凋亡和纤维化加重,当肥大的心肌失代偿时,可发生心力衰竭。因此,多数糖尿病患者伴有不同程度心肌损伤,且糖尿病引起的心肌梗死和细胞死亡是导致糖尿病患者死亡的主要原因。Davidson 等[26]从糖尿病大鼠中分离心肌细胞,经缺氧复氧处理后,死亡率从(24 ± 1)% 明显增加到(63 ± 4)%,然后用从非糖尿病大鼠中分离的外泌体进行预处理,死亡率明显降低至(29 ± 3)%。该研究表明来自健康个体的外泌体可用于保护糖尿病个体的心肌细胞。而且也有研究发现,外泌体可保护 T2DM 大鼠心肌缺血、缺氧再灌注损伤,说明外泌体在糖尿病心肌损伤中产生有利作用[27]。Chaturvedi 等[28]发现,运动可通过促进心肌细胞释放外泌体来减轻糖尿病性心肌病患者心肌纤维化,这种外泌体携带的 miR-455 和 miR-29b 水平升高,进而下调 MMP-9 的表达,可以防止糖尿病患者心肌纤维化和解耦联。并有报道指出,间充质干细胞来源的外泌体(mesenchymal stem cell derived exosome,MSC-Exo)通过 Smad2/3 信号通路抑制高糖诱导的成纤维细胞的转分化,且进一步证实高糖能通过 TGF-β1/Smad2/3 信号通路促进成纤维细胞增殖,加速纤维化进程,最终导致糖尿病病理生理学改变[29]。因此,了解外泌体靶向传递和清除机制,有可能为糖尿病心肌损伤提供新的治疗方法。但是,目前对外泌体在糖尿病心肌损伤中的作用机制尚未完全明确,而且高糖环境对外泌体分泌的影响机制尚不清晰,需要进一步深入研究。 糖尿病足增加了糖尿病患者感染和截肢的风险,可将 5 年死亡率增加到 80%[30]。血管内皮干细胞功能受损和衰