外泌体究竟是什么？| BMC生物学 | 全文

Q&A: What are exosomes , exactly? | BMC Biology | Full Text

外泌体究竟是什么？

詹姆斯·R·埃德加

BMC生物学 第14卷，文章编号46 (2016)

摘要

外泌体是一种细胞外囊泡，其概念最早在30年前被提出，现已被证实参与细胞间通讯和疾病状态的传递，并成为药物研发的新靶点。然而，关于其生物学特性仍存在诸多未解之谜。本文将探讨外泌体的本质，分析研究难点，阐释当前定义，并揭示该领域亟待解决的重要问题。

当前对外泌体的定义是什么？

这是个关键问题。自30多年前首次描述以来，"外泌体"一词被随意用于各种细胞外囊泡，导致研究领域混杂。严格定义应为：当多泡体（MVB）与质膜融合时释放的囊泡，这些囊泡源自多泡体内的腔内囊泡（ILVs）。其他类型的微囊泡包括凋亡小体（源自凋亡细胞）和外切体（源自质膜脱落），尽管三者尺寸相似（通常40-100纳米），但本质不同。准确区分这些囊泡至关重要，但常被忽视。

外泌体作为独立实体是如何被首次确认的？

早在50年前就已发现细胞外存在膜结构囊泡，但最初认为是质膜脱落产生的废物。直到1983年，通过追踪网织红细胞成熟过程中转铁蛋白的丢失，结合转铁蛋白-金复合物的内吞示踪，才首次确认多泡体生成的ILVs可通过质膜融合释放到胞外。1987年正式命名这种释放的囊泡为"外泌体"。此后二十年间该领域研究进展缓慢，直到2006年至2015年间相关论文数量从115篇激增至1010篇。

为何近十年研究热度激增？

主要原因有三：1）作为细胞间通讯载体，可传递大分子；2）被发现参与蛋白质、脂质、mRNA、miRNA和DNA的传播，在多种疾病发展中发挥作用；3）作为药物递送载体具有优势。早期研究显示，外泌体携带的MHC-肽复合物可激活T淋巴细胞，分泌此类外泌体可促进小鼠抗肿瘤免疫反应。目前已有抗肿瘤临床试验探索外泌体疗法，研究显示载药外泌体的治疗剂量可比传统方法降低50倍，且不会引发免疫反应。

外泌体的生成机制是怎样的？

研究显示ILVs有两种生成机制：依赖ESCRT复合体（内体分选复合体）和非依赖机制。ESCRT复合体通过识别泛素化膜蛋白聚类并诱导膜弯曲形成ILVs。然而在缺乏ESCRT的情况下，四跨膜蛋白CD63和神经酰胺的锥形脂质结构也可促进ILVs生成。

腔内囊泡的命运由什么决定？

MVB的去向决定ILVs命运：可与溶酶体融合降解内容物、与质膜融合释放为外泌体，或参与特殊细胞器（如黑素体）生成。胆固醇水平是重要调控因素，富含胆固醇的MVB趋向质膜释放外泌体。

所有细胞都释放外泌体吗？

并非所有细胞都具备，但大多数哺乳动物细胞能生成ILVs。免疫细胞如B细胞、树突状细胞和肥大细胞可基础性分泌外泌体，其分泌量可被细胞互作刺激增强。例如，树突状细胞与CD4+ T细胞互作后外泌体分泌量增加，T细胞激活后也会释放外泌体。非免疫细胞可通过钙离子载体等刺激分泌，但生理条件下的分泌水平尚不明确。

外泌体如何影响受体细胞？

主要有两种方式：整体内吞或膜融合传递内容物。有趣的是，外泌体也可通过表面蛋白直接触发信号反应。例如，滤泡树突状细胞通过表面外泌体携带MHC-肽复合物激活免疫细胞。物质传递需要外泌体与宿主细胞膜融合，可通过直接融合或"反向融合"实现，后者涉及Ali蛋白和特殊脂质LBPA。

外泌体有哪些已证实的生物学功能？

最明确的是免疫调节功能。B细胞来源的外泌体可通过MHC II激活T细胞，树突状细胞来源的外泌体可促进抗肿瘤免疫。非免疫细胞中，角质形成细胞来源的外泌体通过调控黑素体相关蛋白表达影响皮肤色素合成。

外泌体如何影响受体细胞蛋白表达？

外泌体传递的mRNA和microRNA可在受体细胞内发挥功能。例如，小鼠外泌体的mRNA可被人细胞翻译成小鼠蛋白。乳腺癌细胞外泌体富含miRNA，可促进正常细胞存活增殖并抑制肿瘤抑制蛋白表达。癌症患者血清中外泌体水平升高，但需注意是否包含其他类型细胞外囊泡。

外泌体如何导致疾病？

作为细胞通讯载体，外泌体也可传递病理信号。阿尔茨海默病相关的Aβ蛋白、帕金森病相关的α-突触核蛋白、朊病毒等神经退行性相关蛋白均可通过外泌体传播。虽然部分膜蛋白（如Aβ和PrPc）已证实存在于ILVs，但胞质蛋白如何被选择性富集机制尚不明确。

如何准确识别外泌体？

由于缺乏特异性标志物，需综合四跨膜蛋白（CD63、CD81、CD9）、Alix、Tsg101等标记物，并排除质膜蛋白。B细胞来源的MHC II等细胞特异性抗原有助于区分。现有数据库（如ExoCarta）系统收录外泌体相关蛋白、脂质和RNA信息。

外泌体如何被分离研究？

传统方法采用差速离心，通过逐步提高离心力去除不同大小颗粒。由于外泌体过小难以通过荧光显微镜观察，通常采用电子显微镜或生化分析。当前研究正建立标准化定义和分离标准。

外泌体研究的关键问题是什么？

最根本的是明确其生物学意义。虽然已发现其在多种疾病中的作用，但基础生理功能研究仍滞后。需特别注意ILVs与外泌体的关系，以及规范研究方法避免领域混乱。

参考文献

[文中已引用38项重要研究文献，包括外泌体首次发现、生成机制、功能研究、疾病关联等方面的里程碑论文，此处从略]

【全文结束】