ANEXT安齡生物·外泌體在哮喘診治中的應用前景

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支氣管哮喘（哮喘）是一種常見的慢性氣道炎癥性疾病，這種慢性炎癥反應是由肺結(jié)構(gòu)細胞（如上皮細胞、成纖維細胞及內(nèi)皮細胞等）、炎癥細胞（如嗜酸粒細胞、肥大細胞、嗜中性粒細胞及T-淋巴細胞等）和炎性介質(zhì)等共同參與、相互作用的結(jié)果。

2019年，國際權(quán)威醫(yī)學期刊《柳葉刀》發(fā)表“中國成人肺部健康研究”，揭示了我國哮喘的流行狀況，明確我國20歲及以上人群哮喘患病率4.2%，患病人數(shù)達到4570萬，且有71.2%的哮喘患者從未被醫(yī)生診斷，只有5.6%接受了正規(guī)的治療。

支氣管哮喘會出現(xiàn)喘息、咳嗽、胸悶等癥狀，嚴重時還會出現(xiàn)呼吸困難，甚至危及生命。哮喘還有反復發(fā)作的特點，會導致呼吸道炎癥不斷加重，最終導致氣管發(fā)生不可逆變窄，從而對肺功能造成永久的損傷。

在中國，哮喘已經(jīng)成為主要的、需要認真面對和解決的公共衛(wèi)生與醫(yī)療保健問題之一。

近年來，隨著外泌體在肺部疾病治療中的深入研究，發(fā)現(xiàn)：外泌體參與哮喘的炎癥反應，誘導炎癥細胞的遷移，提示其在哮喘的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮作用。

一、外泌體在哮喘發(fā)病機制中的作用

哮喘的本質(zhì)是氣道的慢性炎癥，涉及此過程的多種炎癥細胞和肺結(jié)構(gòu)細胞均能釋放外泌體，引起其他哮喘相關(guān)細胞的激活或抑制，增強炎癥反應。有研究發(fā)現(xiàn)哮喘患者中嗜酸粒細胞來源的外泌體數(shù)量增多，這些外泌體誘導炎性介質(zhì)產(chǎn)生，破壞氣道中的正常細胞和組織，并增強嗜酸粒細胞遷移和黏附。其他研究也發(fā)現(xiàn)哮喘患者BALF中外泌體的表面表達支氣管上皮細胞黏蛋白1，提示這些外泌體來源于支氣管上皮細胞。它們不僅能誘導支氣管上皮細胞產(chǎn)生趨化因子（CXCL）8和白三烯（LT）C4，還能增強未分化的肺巨噬細胞的增殖。以上研究結(jié)果說明，炎癥細胞和肺結(jié)構(gòu)細胞產(chǎn)生的外泌體參與調(diào)節(jié)哮喘的慢性炎癥反應。

（1）炎癥細胞來源的外泌體：

嗜酸粒細胞因產(chǎn)生、儲存和釋放一系列炎性介質(zhì)而在哮喘中具有重要作用，這些炎性介質(zhì)包括趨化因子、脂質(zhì)介質(zhì)和細胞毒性顆粒蛋白等。研究人員發(fā)現(xiàn)與健康受試者相比，哮喘患者的嗜酸粒細胞釋放更多的外泌體。這些外泌體不僅誘導嗜酸粒細胞產(chǎn)生更多的趨化因子、活性氧（ROS）和一氧化氮（NO），還通過上調(diào)黏附分子如細胞間黏附分子1（ICAM-1）和整合素α2的表達，增強嗜酸粒細胞的遷移，而來自健康受試者的嗜酸粒細胞衍生外泌體不會影響嗜酸粒細胞功能。這表明哮喘發(fā)作時嗜酸粒細胞衍生的外泌體除增加嗜酸粒細胞的促炎能力，產(chǎn)生更多的活性氧物質(zhì)外，還促進嗜酸粒細胞向炎癥部位遷移。此外，研究者將支氣管平滑肌細胞與哮喘患者嗜酸粒細胞衍生外泌體共培養(yǎng)或單獨培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)與外泌體共培養(yǎng)時，轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）、基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP-9）及血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的基因表達量上調(diào)，而上述因子在哮喘氣道重塑中發(fā)揮重要作用。這些結(jié)果說明嗜酸粒細胞衍生外泌體不僅參與調(diào)節(jié)哮喘氣道炎癥，還在哮喘氣道重塑中發(fā)揮作用。

（2）肺結(jié)構(gòu)細胞來源的外泌體：

哮喘的病理生理改變以氣道炎癥、支氣管收縮、黏液高分泌和氣道重塑等為特征，其中涉及的關(guān)鍵肺結(jié)構(gòu)細胞有動脈平滑肌細胞（ASMC）、杯狀細胞和上皮細胞。目前沒有研究結(jié)果顯示ASMC和杯狀細胞能分泌外泌體，但有研究報道其他類型細胞來源的外泌體可對氣道平滑肌細胞產(chǎn)生影響。研究發(fā)現(xiàn)肥大細胞衍生外泌體可通過ICAM-1黏附于ASMC，誘導ASMC釋放細胞因子和趨化因子，從而導致肥大細胞募集，哮喘癥狀持續(xù)存在，而肥大細胞衍生外泌體的減少能減輕這種刺激反應。Vargas等用脂多糖刺激從馬血液中分離的中性粒細胞，提取出外泌體并與馬ASMC共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)這些外泌體能調(diào)節(jié)細胞凋亡并誘導ASMC增殖，促進氣道重塑。氣道上皮細胞來源的外泌體攜帶黏蛋白和唾液酸等分子，其不僅與先天防御有關(guān)，還可調(diào)節(jié)氣道炎癥。有研究人員發(fā)現(xiàn)哮喘小鼠模型中，支氣管上皮細胞衍生外泌體的數(shù)量及外泌體相關(guān)蛋白含量更高，同時IL-13增強支氣管上皮細胞衍生外泌體的分泌，這些外泌體能誘導未分化巨噬細胞的增殖和趨化。而外泌體抑制劑GW4869可減少單核細胞的增殖并減輕氣道高反應性、黏液分泌及氣道炎癥。這說明氣道上皮細胞衍生外泌體攜帶一系列與炎癥調(diào)節(jié)有關(guān)的分子，通過誘導單核細胞增殖并促進細胞因子產(chǎn)生來增強氣道炎癥。

二、外泌體在哮喘診治中的應用前景

近年的研究結(jié)果顯示，外泌體可作為一種新型的疾病診斷標志物和理想的藥物載體，主要因為：

（1）不同細胞來源的外泌體具有不同的特異性蛋白和核酸，能間接反映來源細胞的生理狀態(tài)和微環(huán)境；

（2）外泌體具有脂質(zhì)雙層膜結(jié)構(gòu)，能保護其內(nèi)容物不被酶降解，穩(wěn)定存在于胞外環(huán)境，且能靶向特定細胞或組織；

（3）外泌體廣泛存在于多種體液中，易于收集檢測。

在疾病診斷方面，研究人員發(fā)現(xiàn)哮喘患者嗜酸粒細胞衍生外泌體數(shù)量高于正常對照組，且在INF-γ刺激后，外泌體相關(guān)蛋白表達量升高，提示嗜酸粒細胞來源外泌體中相關(guān)蛋白可能是哮喘診斷的生物標志物。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)與健康人群相比，哮喘患者BALF中外泌體含有24種差異表達的miRNA，其中包括Let-7，而Let-7在哮喘中起負性調(diào)節(jié)作用，這說明外泌體中miRNA亦可能是哮喘的診斷標志物。在治療方面，研究結(jié)果顯示間充質(zhì)干細胞（MSC）來源的外泌體不僅具有抗細胞凋亡和抗炎特性，還具有加速傷口愈合和肺組織再生的能力，這說明它們可能減輕氣道慢性炎癥和氣道重塑。在ARDS的動物模型中，MSC衍生外泌體通過誘導損傷肺泡中表達角質(zhì)化細胞生長因子來減少肺部炎癥，從而改善肺蛋白的滲透性。此外，外泌體抑制劑GW4869可以減少BALF中Th2型細胞因子的表達及嗜酸粒細胞數(shù)量，從而減輕哮喘的氣道炎癥反應。這些結(jié)果表明外泌體治療哮喘的可行性，其可能成為哮喘傳統(tǒng)治療的替代方案，特別是重度哮喘，但仍需要進一步的研究明確外泌體治療在不同表型及嚴重程度哮喘中的作用和安全性。

綜上所述，外泌體已成為生物醫(yī)學研究的重要領域，其在哮喘的慢性氣道炎癥中發(fā)揮促炎作用，并通過細胞旁分泌等途徑參與介導細胞間信號轉(zhuǎn)導、細胞分化及炎癥因子釋放等發(fā)病過程。但目前外泌體的研究尚處于起步階段，關(guān)于外泌體診斷疾病的敏感度、特異度以及治療的安全性等，還需要進一步的研究。