外泌体在幽门螺杆菌中的研究进展

幽门螺杆菌（Helicobacter pylori, Hp）是常见的致病菌之一，感染率极高。Hp感染不仅可以导致多种胃肠道疾病如慢性胃炎、消化性溃疡、胃癌等，还与许多胃肠道外疾病（如血液病、心血管疾病、神经系统疾病及自身免疫性疾病等）相关[1]。外泌体作为新型的细胞间信息传递媒介，可携带生物信号分子调控多种细胞生理活动，从而影响Hp 相关疾病的发生与转归。本研究总结外泌体在Hp感染致病方面的最新进展，从而为了解Hp 致病机制以及寻找潜在的Hp 相关疾病生物标记物提供新思路。

1 外泌体概述

1.1 外泌体性质与功能外泌体是由机体多种细胞释放的一种纳米级膜性小囊泡，直径30～100nm。几乎所有细胞都能分泌外泌体，其存在于各种生物体液中，包括唾液、血浆、尿液、脑脊髓液、支气管肺泡灌洗液和关节液等[2]。外泌体主要是由内吞体在高尔基体的作用下向内凹陷形成包裹mRNA、miRNA、蛋白质、脂质等生物活性分子的多泡体（multivesicular body, MVB），MVB 再与细胞膜融合后释放到胞外基质中[3]。当外泌体被受体细胞摄取后，其可通过其携带的蛋白质、核酸、脂类等调节受体细胞的生物学活性，从而参与到机体抗原提呈、免疫应答、细胞分化、细胞迁移、肿瘤侵袭等方面[4]。

1.2 外泌体的组成外泌体的组成较为复杂，主要分为蛋白质、核酸及脂类。外泌体中的蛋白质一类是非特异性蛋白质，大部分是来源于亲代细胞中参与MVB 形成的细胞质和膜蛋白，如细胞骨架蛋白、核糖体蛋白、跨膜蛋白、膜联蛋白、热休克蛋白及黏附蛋白等，这类蛋白主要用于鉴定外泌体，与细胞来源无关；另一类则是不同来源外泌体的特异性蛋白质，这类蛋白质与细胞信号转导功能相关，在抗原提呈、免疫、肿瘤等生理病理过程中发挥作用[5]。外泌体核酸部分主要包括mRNA、miRNA、rRNA、lncRNA 等[5]。这些转录相关物质被包裹在外泌体中被受体细胞摄取，从而引起细胞功能改变。外泌体富含脂质，尤其是胆固醇、鞘磷脂、己基神经酰胺和前列腺素等[6]。

1.3 外泌体与病原微生物感染的关系外泌体能够调节宿主与病原体的相互作用，参与传染性疾病、炎症性疾病和肿瘤等多种疾病的病理过程。在病原微生物感染时，外泌体中的活性成分发生改变: 一是外泌体中的宿主蛋白质、核酸等由于病原体感染而发生改变，二是外泌体可携带病原体特异性生物分子。外泌体在病原体感染中也发挥着双重调节作用：一方面，外泌体可携带病原体相关抗原向免疫系统呈递信息，从而激活宿主防御反应；另一方面，外泌体有利于病原体生存和发挥其致病作用，从而导致感染扩散。如鸟分枝杆菌感染诱导的巨噬细胞外泌体可以促进巨噬细胞表达HLA-DR、CD40、CD80、CD81、CD86、CD195 以及分泌IL-6、IL-8、IL-10、INF-γ、TNF-α，表明外泌体中的抗原成分可以激活巨噬细胞产生免疫反应[7]。此外，HIV 病毒能够利用外泌体传递自身蛋白Nef，Nef 蛋白可诱导CD4+T细胞凋亡，从而实现病毒免疫逃逸[8]。

2 外泌体在幽门螺杆菌感染中的作用

Hp感染诱导产生的外泌体可出现其所包裹的生物活性分子如miRNA、蛋白质的改变，在胃部及胃外疾病中发挥着重要作用。

2.1 幽门螺杆菌感染相关外泌体miRNA外泌体传递的miRNA 与内源性miRNA 作用相似，但来源不同，前者可来源于其他细胞或器官。miR-155 在Hp 诱发的胃炎中表达上调，在体内或体外Hp感染的巨噬细胞中高表达[9]。Wang 等[10]研究发现，来源于 Hp感染的巨噬细胞的外泌体中miR-155 同样显著上调，携带miR-155 的外泌体被巨噬细胞摄取内化后可调节巨噬细胞中多种促炎介质和炎症相关蛋白的表达，TNF-α、IL-6、IL-23、CD40、CD63、CD81 和MHC-I表达上调，而MyD88、NF-кB下调，这提示外泌体miR-155可充当新型负调节剂微调Hp感染的炎症反应并通过MyD88，NF-κB 炎症反应途径调节Hp感染巨噬细胞的免疫反应。Li等[11]研究发现，Hp感染的胃黏膜细胞GES-1 源性外泌体及患者血浆外泌体中miR-25升高，miR-25 通过靶向Kruppel 样转录因子2（KLF2）调节NF-κB 信号通路，导致IL-6、单核细胞趋化蛋白1（MCP-1）、血管细胞粘附分子1（VCAM-1）、细胞间粘附分子1（ICAM-1）表达增加，从而促进血管内皮细胞损伤。另有研究表明外周血单核细胞源miR-25-5p 的表达与冠心病的严重程度呈正相关[12]，表明Hp感染可通过外泌体miR-25 影响动脉粥样硬化，而miR-25/KLF2 轴是Hp 相关冠心病的潜在靶标。综上表明，Hp 诱导产生的外泌体中miRNAs可介导免疫调节、动脉粥样硬化等重要生理病理过程，从而调节胃肠道疾病及胃外疾病的发生、发展。

2.2 幽门螺杆菌感染相关外泌体蛋白在Hp感染后，外泌体内宿主蛋白可发生改变。外泌体可以介导Hp感染相关的胃癌细胞与巨噬细胞之间的细胞表面受体酪氨酸激酶间充质-上皮转换因子（mesenchymal-epithelial transition factor, MET）转移。MET 在实体恶性肿瘤的发展、侵袭和血管生成中起关键作用。Hp感染诱导胃癌细胞的外泌体中活化MET 上调，此富含活化MET的外泌体可以被巨噬细胞内化，促使巨噬细胞极化为肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophage, TAM），TAM 进一步发挥促肿瘤作用[13]。Chen 等[14]研究发现，Hp阳性慢性胃炎患者血清外泌体通过可溶性IL-6 受体（soluble IL-6 receptor, sIL-6R）介导的IL-6 反式信号调节IL-1α表达。IL-1α 在许多人类疾病如慢性Hp感染的发病过程中显示出促炎作用。

此外，Hp 特异性蛋白可分泌到诱生的宿主细胞外泌体中。研究表明，Hp阳性患者胃液中的细胞外囊泡（Extracellular Vesicles，EVs）含有Hp 毒力因子细胞毒素相关蛋白（cytotoxin associated protein A, CagA）和空泡细胞毒素（vacuolated cytotoxin A,VacA），能够诱发胃炎及胃癌[15]。Shimoda 等[16]研究发现，在CagA 阳性Hp菌株感染的胃癌患者血清外泌体中可检测出CagA，且外泌体经AGS 细胞内吞后，CagA 经酪氨酸磷酸化后可刺激AGS 细胞形态学发生“蜂鸟”表型变化，表明外泌体可以携带CagA 进入循环，并将CagA 递送到远处的器官和组织。血清流行病学研究表明，CagA 阳性Hp菌株感染与冠心病、缺血性中风以及先兆子痫有关[17～19]，这提示CagA可能导致胃外疾病的发展。最新研究表明，Hp感染的胃上皮细胞源性外泌体中CagA 通过下调转录因子PPARγ 和LXRα表达来抑制胆固醇转运蛋白转录，从而诱导巨噬细胞源性泡沫细胞形成并促进动脉粥样硬化[20]。这些研究结果提供了一种新的机制来解释Hp感染引起的胃外效应，即外泌体可携带Hp 毒力因子进入循环，参与Hp 相关胃外疾病的发生、发展。

2.3 外泌体与细菌胞外囊泡Hp 不仅可以诱导宿主细胞产生外泌体，其自身也可分泌细菌胞外囊泡（outer membrane vesicles, OMVs）。OMVs可将细菌自身生物活性分子（如毒力因子、毒素和黏附分子等）转移到宿主细胞中，从而增强宿主体内的细菌存活率和致病性[21]。研究发现，Hp TK1402菌株分泌的OMVs 参与形成细菌生物膜，有利于菌体定植与致病[22]。Zhang 等[23]研究发现，与Hp 同属螺杆菌属的猪螺杆菌（Helicobacter suis, H.suis）可释放含有γ-谷氨酰转肽酶（γ-glutamyl transpeptidase,GGT）的OMVs，其与人类癌细胞分泌的含有GGT的外泌体结构十分相似，因此推断癌细胞释放的富含GGT的外泌体能够在宿主周围组织中产生与细菌GGT 相似的效果，可能与癌症转移机制有关。

3 外泌体是幽门螺杆菌感染相关疾病潜在的生物标志物

外泌体携带的生物活性分子具有其源性细胞的特征，因此很适合作为诊断标志物。Kyosuke等[24]发现Hp 根除治疗后的胃癌患者血清外泌体中miR-335 的表达显著低于对照组，这表明外泌体miR-335可能是Hp 根除治疗后胃癌发展的有效生物标志物。另有研究表明，胃癌患者血清外泌体miR-301 的表达与健康对照组相比明显升高，其表达升高程度与肿瘤大小、胃癌分期和Hp感染密切相关，因此外周血外泌体miR-301 的检测有望成为诊断胃癌及评价预后的重要指标[25]。Yamamoto等[26]研究表明，使用胃液外泌体DNA对BARHL2进行甲基化分析可用于临床中胃癌的早期检测，其不受胃黏膜萎缩或伴随胃癌发生的Hp感染的影响。目前，外泌体在Hp感染相关疾病诊断中的研究取得了一些进展，但并没有作为生物标志物用于快速诊断中，因此仍需深入研究。

4 展望

目前，外泌体在Hp感染相关的研究中已取得了一定进展，但仍有许多需要解决的问题。外泌体在Hp感染中的双重作用有待进一步研究，Hp 自身分泌的OMVs 与宿主细胞外泌体之间是否存在交互作用也值得进一步探讨。此外，外泌体内富集的信息分子成分也有待进一步阐明。总之，Hp感染相关外泌体的研究有着广阔的应用前景，相信随着研究深入，能更好地阐明Hp 的致病机制并在相关疾病诊断、防治上发挥其价值。