间充质干细胞来源外泌体对T细胞的免疫调控作用①

周春根 江 滨 张 睿 黄小波 张 琪 王 领 张钰青

（南京中医药大学附属南京中医院，南京210022）

间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）是一种具有多向分化能力、良好的体外培养和操作特性以及较强的免疫调节活性的成体干细胞，近年来逐步被应用于临床治疗炎症、免疫相关性疾病［1-3］。而越来越多的研究表明，MSC 主要是通过旁分泌发挥免疫调控作用，其中外泌体（exosomes，Exos）是关键［4］。Exos是一种直径为30~150 nm的脂质双层膜包裹的小囊泡，含有大量蛋白质、转录因子以及 DNA、mRNA、miRNA 等（图 1）［5-8］，是细胞外囊泡的一种，来源于各种细胞（肿瘤细胞、免疫细胞和MSC等）［9］；在各种生理液体中均可发现，如血液、唾液、尿液、羊水等，可介导机体内各部位的细胞间通讯，作用于免疫细胞，在免疫细胞应答过程中的发挥重要作用（图 2）［10-14］。T 细胞是细胞免疫过程中的重要效应细胞，在免疫调控中有十分重要的作用，与多种免疫性疾病的发生息息相关［15］。本文就MSC 来 源 Exos（mesenchymal stem cell-derived exo⁃somes，MSC-exos）对 T 细胞的免疫调控作用及机制做一综述，为后续研究奠定基础。

图1 外泌体［8］Fig.1 Exosome［8］

图2 MSC-exos与免疫细胞的相互作用［14］Fig.2 Interactions between MSC-exos and immunocyte［14］

1 MSC-exos对T细胞分化的影响

1.1 MSC-exos 调控 Th1/Th2 平衡 一方面，MSC-exos 可以通过抑制 TNF-α、IL-1β 等促炎因子的分泌，增加TGF-β、IL-10 等抗炎因子的分泌，来诱导T辅助1细胞（T helper 1，Th1）向T 辅助2细胞（T help⁃er 2，Th2）转化，调控 Th1/Th2 的平衡［16-17］。另一方面，MSC-exos 也可以通过上调反向调节性Th1 抗原特异性T 细胞和/或分泌可溶性抗炎介质（IL-10、IFN-γ）等来抑制Th2 或Th2/T 辅助 17 细胞（T helper 17，Th17）抗原特异性CD4+T细胞的分化和/或活化，减少 IL-4、IL-5、IL-17 等的分泌，将 Th2 或 Th2/Th17介导的炎症反应转移到反向调节性Th1介导的免疫反应，调控 Th1/Th2 的平衡［18-21］。因此，MSC-exos 可能是通过调节免疫、炎症因子的表达水平来调控Th1/Th2平衡（图3）。

1.2 MSC-exos 调 控 Th17/Treg 平 衡 MSC-exos 一方面可能通过调节炎症及免疫相关因子的表达水平［如：miR-155、吲哚胺 2，3-双加氧酶（indole⁃amine2，3-dioxygenase，IDO）等［22-24］］影响 T 细胞的分化，进而调控Th17/调节性T 细胞的平衡。ZHENG等［22］认为 MSC-exos 将 miR-155-5p 转运至 CD4+T 细胞中，调节SIRT1 蛋白的表达，抑制CD4+T 细胞向Th17 分化，促进向Treg 分化。另一方面，MSC-exos可能通过调节抗原递呈细胞表型变化，间接调控T细胞的分化，发挥调控 Th17/Treg 平衡的作用［25-28］。WEBB 等［25］认为 MSC-exos 可能通过促进巨噬细胞向M2 型极化，而使T 细胞偏向Treg 分化，抑制向Th17分化，从而调控Th17/Treg 的平衡，治疗血栓栓塞性中风。因此，MSC-exos 可能通过调节炎症及免疫相关因子的分泌或抗原递呈细胞表型的变化等机制，抑制初始 T 细胞向 Th1、Th2、Th17 细胞分化，促进向Treg 细胞分化，从而调节Th1/Th2、Th17/Treg的平衡，进行免疫调控（图3）。

图3 MSC-exos对T细胞的作用及可能的作用机制Fig.3 Effects of MSC-exos on T cell and its possible mech⁃anism

2 MSC-exos对T细胞增殖活化的影响

目前对于MSC-exos 如何调控T 细胞的增殖、活化仍存在一些争议，这些争议目前主要是由于MSC的分离方法、来源、培养条件、冻融次数等问题造成的［29］。当前相关研究的结果表明 MSC-exos 对 T 细胞增殖活化的影响可能是双向性的（图3）。一些研究发现，MSC-exos 可能通过上调 β-catenin 蛋白［30］、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macro⁃phage colony stimulating factor，GM-CSF）［31］等的水平来促进细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）、自然杀伤T细胞（natural killer T，NKT）等类型T 细胞的增殖分化，起到抗肿瘤的作用。MSC-exos也可以通过激活自身免疫反应来促进T细胞的增殖活化；RAHMAN 等［32］发现，1 型糖尿病小鼠胰岛的MSC-exos 可以激活抗原递呈细胞，进而促进迁移的致糖尿病T 细胞的增殖活化，从而加速效应T 细胞介导的胰岛破坏。相反，另一部分学者认为MSC-exos 能够抑制T 细胞的增殖活化，其中TGF-β、肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）、IL-10、IDO、一氧化氮（nitric oxide，NO）及腺苷信号等发挥了重要作用［15，29，33-39］。大多数研究认为 MSC-exos 间接参与调控T 细胞的增殖活化，而非直接作用于T细胞［29，37-39］。

也有部分学者发现MSC-exos 对部分类型或某些环境下 T 细胞的增殖活化无影响（图 3）［29，37-39］。CHEN 等［16］发现 MSC-exos 对 CD3+T 细胞的增殖无影响，但 Treg 的含量却增加。而 FARINAZZO 等［40］发现MSC-exos 在体外培养中能够通过增加Treg 的含量，促进 IL-4、IL-10、TGF-β 等抗炎因子表达，抑制IL-17、IFN-γ 等促炎因子的表达，来抑制 T 细胞的活化；但在体内却对T细胞的活化无明显影响。此外，BAI等［41］也未在自身免疫性葡萄膜视网膜炎大鼠体内观察到光感受器视黄醇结合蛋白（interphotore⁃ceptor retinoid binding protein，IRBP）特异性 T 细胞增殖的抑制作用。

3 MSC-exos对T细胞迁移和浸润的影响

FARINAZZO 等［40］认为脂肪 MSC-exos 可能会干扰调控整合素活化的信号转导途径，抑制体内MSC-exos 对T 细胞的黏附，进而减少慢性自身免疫性脑脊髓炎病变中的浸润性T 细胞。BAI 等［41］则发现人源脐带MSC-exos 可能是通过降低单核细胞趋化蛋白CCL2（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）、次级淋巴组织趋化因子CCL21（secondary lymphoidtissue chemokine，SLC）的表达，而有效抑制炎症细胞（包括CD4+T 细胞、中性粒细胞、NK 细胞、巨噬细胞）的迁移与浸润。CHEN 等［42］发现骨髓MSC-exos释放miR-151-5p可以减少T细胞在系统性硬化病小鼠真皮上区域的浸润。综上，MSC-exos 可以抑制T细胞在炎症反应过程中的迁移与浸润，可能的机制涉及三方面：细胞与细胞的相互作用、细胞因子/趋化因子的分泌、表观遗传信息的调控（图3）［40-42］。

4 MSC-exos对T细胞凋亡的影响

AMARNATH 等［43］发现人源骨髓 MSCs-exos 能够携带CD73蛋白促进人-鼠异种移植物抗宿主病模型体内腺苷积累，拮抗腺苷A2A受体，诱导Th1细胞的自身凋亡，从而减少TNF-α、IFN-γ的分泌，缓解全身炎症反应。DEL FATTORE 等［44］认为包括 Exos 在内的由MSC 分泌的囊泡能够通过galectin-1 诱导活性T 细胞的凋亡，发挥免疫调控的作用。因此，MSC-exos 主要是通过调节 CD73、galectin-1 等相关因子的表达，进而影响细胞信号的传导来诱导T 细胞凋亡，发挥免疫调节作用［16，43-45］（图3）。

5 MSC-exos在T细胞介导疾病中的临床应用

Exos 具有如下特点［9-10，46-47］：①存在于所有体液中，含多种蛋白质，能介导各种细胞通讯；②无增殖分化等细胞学特征并有结合型膜结构包裹，可保持一定的生物稳定性，半衰期长；③尺寸小，可直接进入细胞内发挥作用，不易被灭活。因此，Exos 作为疾病诊断、预后评估的生物标志物及治疗载体具有巨大的潜力，特别是在肿瘤诊断方面（表1）；而在T细胞介导的相关疾病中，MSC-exos 被认为是潜在的治疗手段之一，前景广阔，如表2。

表1 外泌体在肿瘤诊断中的应用［48］Tab.1 Application of Exos in cancer diagnosis［48］

表2 MSC-exos在T细胞介导疾病中的疗效Tab.2 Therapeutic effects of MSC-exos in T-cell-mediated diseases

6 总结与展望

综上所述，MSC-exos 对T 细胞主要起免疫抑制作用（图3），在多种T细胞介导的免疫疾病的治疗中起到与MSC 类似的作用。而Exos 来源广、提取方便、尺寸小、半衰期长、生物稳定性好，是药物和外源性核酸类物质的天然载体［9-10，46-47］；且目前临床应用中，尚无相关不良反应报道。因此，与存在稳定性差、移植存活率低及安全性存疑等问题的MSC 相比，MSC-exos作为一种无细胞疗法，在T细胞介导疾病中具有更广阔的应用前景［56-57］。

当然，MSC-exos 的后续研究中还有许多问题需要解决；例如：分离方法的不统一、耗时长、转化率低、纯度低等缺点需要改善；MSC-exos 在信号传递、细胞吸收等方面的作用机制尚未完全明确；临床应用的方式、剂量及储存方法还需进一步研究等［58-59］。只有解决了上述问题，才有可能实现MSC-exos 在临床上的大规模应用。