免疫系统通过进化形成了针对威胁的防御机制,能够保护宿主免受病原体侵袭。免疫系统区分自身与病原体的关键在于细胞间通讯这一过程。细胞间通讯或信号传递涉及趋化因子、细胞因子的传递以及直接的细胞接触。
多数细胞会产生如微囊泡(直径>200纳米)和外泌体(50-200纳米直径)等细胞外囊泡。微囊泡和外泌体分别通过质膜脱落和多泡体(MVB)形成产生。外泌体由均质的杯状纳米级囊泡组成,其生成始于内吞作用,经早期内体、晚期内体发展至多泡体,最终当多泡体与质膜融合时释放腔内囊泡(ILVs)。
外泌体来源于几乎所有细胞类型,包括T细胞、B细胞、树突状细胞、内皮细胞、平滑肌细胞等。这种广泛的细胞来源决定了外泌体可从唾液、血浆、尿液、脑脊液、支气管肺泡灌洗液乃至母乳中分离获得。
外泌体作为特征更明确的细胞外囊泡群体,曾被视为细胞丢弃多余蛋白质的"垃圾箱"。但随着科学进步,研究发现其在细胞间通讯中发挥着核心作用,能够介导多种细胞过程。外泌体携带着调控受体细胞行为所需的全部信号和机制,包括蛋白质、脂质、DNA,特别是作为蛋白质合成指令模板的信使RNA(mRNA)——这是生命的基本构建要素。
图1. 外泌体生成机制
(1) 内体膜内陷生成包含细胞质蛋白、mRNA和miRNA的腔内囊泡(ILVs),此过程可通过依赖(ESCRT)或非依赖(ESCRT)运输内体分选复合体机制完成。积累在多泡体内腔的ILVs具有三种命运:
(2) 与溶酶体融合降解内容物;
(3) 与质膜融合将ILVs释放为外泌体;
(4) 通过靶细胞内吞作用被摄取;
(5) 与细胞质膜融合将内容物直接释放到细胞质;
(6) 通过表面附着触发信号反应;
(7) 其他膜衍生囊泡(如脱落小体和微囊泡)也被分泌。
例如病毒感染细胞利用外泌体传播疾病,癌细胞通过外泌体促进转移和肿瘤进展。外泌体还与帕金森病、阿尔茨海默病等退行性疾病以及组织再生相关。心脏损伤时,心肌祖细胞分泌的外泌体可刺激内皮细胞迁移并促进心脏再生。
外泌体确实是调节适应性免疫和先天免疫反应的重要介质,能通过主要组织相容性复合体II类(MHC-II)和I类(MHC-I)分子参与抗原呈递。在小鼠实验中,B淋巴细胞和树突状细胞来源的外泌体可激活T细胞启动免疫应答。当负载肿瘤肽时,树突状细胞来源的外泌体能激活细胞毒性T细胞抑制肿瘤生长。
外泌体的作用机制为开发基于其的诊断和治疗方法带来希望。针对外泌体治疗癌症等疾病的研究已为其开辟了新型"无细胞"疗法的道路。
【全文结束】