外泌体在急性胰腺炎发病机制、诊断及治疗中作用的研究进展

梁华益，杨复锵，潘路娟，刘东菊，覃月秋

右江民族医学院附属医院，广西百色 533000

急性胰腺炎（AP）是消化系统常见的急腹症，胆石症和过量饮酒是AP的常见病因。AP每年发病率为0.005%～0.080%，其中20%～30%病情较重，总病死率为5%～10%［1］。AP的病理生理特征为胰蛋白酶的早期异常激活直接损伤腺泡细胞，促进多种炎症因子释放，进一步加重炎症反应和胰腺组织损伤［2］。目前，AP的治疗措施主要有器官支持、抗感染、抑制蛋白酶释放及活性、血液净化等联合治疗，但尚未有针对AP的靶向治疗措施。外泌体是由活细胞产生并分泌到细胞外直径为30～100 nm的胞外囊性小泡，可作为细胞间物质交换及信息传递的媒介参与机体免疫调节、细胞增殖与凋亡、抗原提呈及病原体的传播。近年来研究显示，外泌体参与了AP胰腺组织损伤、全身炎症反应及转归等［3］。本文就外泌体在AP发病机制、诊断及治疗中的作用进行综述，以期为AP的基础研究及临床应用提供理论基础。

1 外泌体在AP发病机制中的作用

AP的主要发病机制有胰蛋白酶原异常激活、胰腺微循环障碍、钙超载以及炎症介质学说，目前钙超载被认为是导致AP最重要的机制之一［4］。病理性刺激（胆结石症、过度饮酒等）可促进乙酰胆碱和胆囊收缩素过度刺激胰腺腺泡细胞，导致细胞溶质Ca2+持续增加，从而引起Ca2+超载。Ca2+超载可引起线粒体功能障碍，减少ATP生成，从而引起胰腺腺泡细胞自噬缺陷、酶原激活、细胞因子释放、丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶（PGAM5）活化，导致胰腺腺泡细胞损伤和坏死，进而发生AP［5］。这个过程中，细胞经过内吞作用形成多泡小体（MVB）；MVB释放膜性囊泡通过Ca2+动员方式与细胞膜融合，并将其释放至细胞外基质中形成外泌体［6］。在外界的刺激下，外泌体诱导胰腺腺泡细胞Ca2+超载，缓激肽原通过激肽释放酶刺激释放储存在胰腺腺泡细胞酶原颗粒中的缓激肽，从而促进AP发病［7］。

外泌体作为炎症细胞间的重要信使，可参与多种炎症反应。研究表明，在AP发病过程中，胰腺腺泡细胞在多种炎症介质刺激下分泌的外泌体释放到体循环中参与炎症反应［8］。受损的胰腺腺泡细胞释放外泌体，首先激活胰腺巨噬细胞，其次激活腹腔巨噬细胞，最后激活肝、肺和胃肠道的巨噬细胞；过度活化的巨噬细胞可分泌大量促炎细胞因子进入血液循环，从而产生全身炎症反应［9］。ZHAO等［10］用牛磺胆酸钠诱导胰腺腺泡AR42J细胞活化来复制AP模型，发现经活化的AR42J细胞产生的物质能显著增强巨噬细胞核转录因子κB（NF-κB）活化。AR42J细胞活化可产生携带有miRNA的外泌体，通过基因水平在巨噬细胞活化中起着重要的作用。miRNA广泛存在于真核生物中，可通过诱导mRNA降解或抑制mRNA翻译，在转录后水平上抑制其靶基因表达［11］。miRNA参与调节AP炎症反应和器官功能障碍，可作用于MAPK信号通路，与巨噬细胞和NF-κB激活密切相关。MAPK信号通路参与了促炎症核转录因子的激活，可增强巨噬细胞促炎因子白细胞介素1β（IL-1β）、IL-6、IL-8和肿瘤坏死因子α（TNF-α）的转录和表达，从而加重胰腺组织损伤及远处器官损伤［10］。BONJOCH等［8］用牛磺胆酸钠制作大鼠AP模型，发现体循环中外泌体浓度升高，并用PKH26染色外泌体进行追踪实验。结果显示，体循环中外泌体有效到达肺泡腔激活肺泡巨噬细胞，使其表现为促进炎症的M1表型，从而引起AP肺损伤，提示外泌体可能是AP全身炎症反应的相关介质。研究表明，来源于树突状细胞的外泌体当受到刺激时，可通过表型分子受体TNF-α、MHC-Ⅱ、CD40、CD80、CD86和CD83分子参与免疫应答，并将免疫原性信号传递给适应性免疫系统的T细胞，使T细胞产生炎症因子，促进组织或器官损伤［12］。由上可见，外泌体可通过Ca2+超载炎症途径、miRNA基因调控、免疫抗原提呈等机制参与AP炎症反应。

2 外泌体在AP诊断中的作用

外泌体作为细胞间信号传递和体循环中生物标志的重要载体，参与疾病的病理生理及转归过程，在疾病诊断中具有潜在价值［13］。外泌体中miRNA的数量占总RNA的76.2%，由于miRNA具有稳定和对机体外部变量不敏感的特点，外泌体中miRNA可作为AP及其并发症发生发展的生物标志物，临床上可以通过早期测定外泌体miRNA来协助AP及其并发症的诊断，这为AP诊断提供了新思路［14］。AP发生时，血浆外泌体miR-155升高，并促进巨噬细胞表现为促进炎症的M1表型并释放炎症介质，从而促进AP发展［3］。研究表明，外泌体可通过囊内的miRNA传递介导基因调控。例如，miR-135a可通过下调FAM129A mRNA和蛋白表达促进胰腺细胞损伤和坏死，而miR-148a-3p在AP患者中高表达并可通过靶向抑制PTEN信号途径促进AP炎症反应，沉默miR-135a和敲低miR-148a-3p能够减轻AP损伤和炎症反应［15-16］。ZHANG等［14］研究发现，循环外泌体中miR-216a水平在AP小鼠显著增加，并与胰腺组织损伤呈正相关。研究显示，外泌体中miR-375可通过靶向ATG7基因抑制细胞自噬，促进炎症反应和腺泡细胞凋亡，从而促进AP的发生发展［17］。上述研究表明，外泌体标志物在AP诊断中具有重要价值。

此外，研究发现，外泌体相关标志物在AP相关并发症的诊断中同样有重要意义。AP并发急性肺损伤是患者死亡的主要原因，如果不及时干预将会发展为急性呼吸窘迫综合征。临床相关研究发现，在AP急性肺损伤患者中，血浆外泌体中miR-22-3p、miR-1260b、miR-762、miR-23b等基因显著上调，并通过Wnt信号通路参与AP急性肺损伤的病理生理过程［18］。此外，在AP肺损伤中血浆外泌体miR-127水平特异性升高，并且与胰腺和肺组织病理学损伤程度呈正相关［19］。AP并发肝损伤发病率较高，参与炎症调节的外泌体相关因子在疾病进展期间升高。在应激条件下，肝细胞可通过分泌具有特异性的外泌体miR-122、miR-155来调节肝细胞炎症反应，其表达与丙氨酸转氨酶水平有关［20］。AP常引起肠道功能紊乱，在TNF-α诱导的肠道细胞旁紧密连接屏障缺失中，外泌体可通过miRNA来调节肠道的通透性。例如，外泌体携带的miR-21可通过PTEN/PI3K/AKT信号通路调节肠上皮紧密连接通透性，促进炎症因子释放而导致肠道功能紊乱［21］。急性肾损伤是AP常见的并发症之一。在急性肾损伤发生时，肾脏中可分泌炎症细胞因子mRNA的外泌体增多；外泌体中趋化因子CCL2 mRNA过度表达，并且CCL2 mRNA水平与肾间质巨噬细胞浸润水平密切相关［22］。因此，外泌体相关标志物在AP并发症中也具有重要的诊断价值。

3 外泌体在AP治疗中的作用

外泌体携带的蛋白质和miRNA等能够在通过胞外环境或跨黏膜屏障循环时免受降解，从而实现细胞间的远距离通信，是药物靶向治疗的理想载体。目前，AP的治疗措施主要为器官支持、抗感染、抑制蛋白酶释放及活性、血液净化治疗等。近年来，来源于间充质干细胞（MSCs）的外泌体在AP中的潜在治疗作用备受关注［23］。MSCs是主要来源于骨髓、脂肪组织和胎膜等多种组织中的多功能干细胞，具有自我更新、自我复制等能力，能够分泌具有抗炎因子的外泌体起到抗炎作用［24］。相关研究显示，MSCs在急性肺损伤、急性肾功能衰竭、急性心肌梗死、克罗恩病和糖尿病等动物模型中具有抗炎、免疫调节和修复作用［25］。骨髓间充质干细胞（BMSCs）分泌的外泌体可通过NF-κB调节炎症细胞因子，减少炎症细胞浸润，降低血清脂肪酶和淀粉酶等多项炎症指标水平，减少腺泡细胞坏死，从而促进AP坏死胰腺组织的修复和再生［26］。WANG等［27］通过雨蛙素诱导AR42J细胞制作AP模型，并通过BMSCs分泌含有过表达Klotho蛋白的外泌体进行干预；结果发现，携带Klotho蛋白的外泌体可通过酪氨酸激酶、成纤维细胞生长因子受体降低IL-6、TNF-α表达水平，抑制NF-κB激活，上调凋亡调节基因Bcl-2水平、下调凋亡调节基因Bax水平。这提示Klotho蛋白在AP中具有抗炎和抗凋亡作用，携带Klotho蛋白的外泌体在AP中具有潜在靶向治疗价值，miRNA可作为AP治疗的生物靶点。另有研究显示，BMSCs可将含有miR-9的外泌体释放到血管内皮细胞或损伤的胰腺组织中，作用于血管内皮细胞钙粘连蛋白靶向基因，调节连β-环连蛋白信号，诱导血管生成，从而起到靶向治疗AP的作用［28］。

综上所述，外泌体作为细胞间传递信息的媒介，在AP发病机制、诊断及治疗中具有重要价值。由于目前提取方法效率低、缺乏快速检测方法以及缺乏有效的临床试验，外泌体尚未在临床上用于AP的诊断及治疗，但随着研究的不断深入及技术的发展，外泌体在AP临床诊断及靶向治疗中将会有较大应用前景。