exosome——微环境的特殊角色

生命之轻

外泌体是由细胞内多泡体（multivesicular body, MVB）与细胞膜融合后，释放到细胞外基质中的膜泡，直径约40-100nm，最初由Johnstone等在网织红细胞向成熟红细胞转变过程中发现【1】【2】。在外泌体被发现和定义后的10年里，人们一直认为这种膜泡只是一种细胞丢弃的垃圾，直到1996年，Hans Geuze等【3】发现外泌体中携带有参与适应性免疫反应的MHCⅡ二聚体，这些外泌体能够呈递MHC肽段复合体给特定的T细胞，从而在适应性免疫反应中起重要作用。相关研究的第一次重要进展是对不同细胞来源的外泌体组成蛋白的大规模分析，其分析结果编撰在ExoCarta中【4】。第二次重要的突破是在2007年Jan Lotvall等【5】证明外泌体中含有mRNA和microRNA，这些核酸能够转移到特定的靶细胞。PubMed检索数据显示最近几年来有关外泌体的研究正呈现快速上升的趋势（图1）。
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: T5 ~! w( C* t- O% g1 l外泌体是一种很小的细胞外膜泡，直径只有40-100nm，在电镜下呈现出一种碟状形态。常规的从细胞上清中提取外泌体的方法是多步离心法，先后去除死细胞和大的细胞碎片，最后通过超速离心将外泌体离下来，也可通过0.22μm滤膜过滤后直接超速离心。但是这种方法分离出来的外泌体中会混有其他膜泡和大的蛋白聚合物。蔗糖密度梯度离心法能够解决这个问题，外泌体的密度大约为1.13-1.19g/mL, 在蔗糖梯度中通过密度的不同能够很好地将外泌体从大蛋白聚合物和其他膜泡分离出来【6】。( I+ b% N1 T2 a! M. ^

2 Y5 q$ s3 `% w外泌体是一种脂质双层膜包被的膜泡，其组成成分较为复杂，具有广泛存在的蛋白，也具有细胞特异的蛋白，此外，还具有各种mRNA, microRNA, 甚至DNA。
* a( \. z, m  `+ l0 k外泌体中广泛存在的蛋白可能主要参与其生物形成或其他一些未知功能。它们主要包括胞浆蛋白（如tubulin、actin和actin结合蛋白等）、ANNEXINS和RAB蛋白、信号转导蛋白（如蛋白激酶、G蛋白等）、代谢相关的酶（如过氧化物酶、丙酮酸激酶等）、热休克蛋白（如HSP70和HSP90）、MHC蛋白和最常见的四次跨膜蛋白（如CD9、CD63、CD81等）【7】。7 P4 y* L6 E$ t# j. \( l
不同细胞分泌的外泌体中也包含一些细胞特异的蛋白。研究的最透彻的抗原呈递细胞分泌的外泌体中含有与抗原呈递相关的MHCⅡ和CD86；T细胞来源的外泌体富含T细胞受体；血红细胞和树突状细胞（DCs）分泌的外泌体含有整合素的α和β链；B细胞分泌的外泌体含有CD54;肥大细胞分泌的外泌体含有CD13等。这些蛋白可能促使外泌体靶向特定的细胞【8】。" W. R5 P% Y1 j+ R2 q3 T* X
最新的研究表明外泌体中也含有mRNA和microRNA【5】。对于外泌体的膜成分与质膜相似，相关研究较少。
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1 w& }2 T) h2 s' G5 A7 L外泌体的功能主要取决于其分泌细胞的类型，不同细胞分泌的外泌体的组成成分不尽相同，因而能够发挥不同的生物功能。外泌体主要的生物功能有：抗原呈递、病原体免疫监督、转运RNA、转运传染性物质等【9】( ]: ^) J  v3 z
在早期的研究中，网织红细胞分泌外泌体用来丢弃一些在成熟红细胞中无作用的膜蛋白，如转铁蛋白受体。这种方式对于在溶酶体中难以降解的蛋白是一种有效的剔除方式。人们推测这可能是外泌体最原始的一种功能。# ], B4 W3 @4 d- C" c; U
大多数外泌体的研究是关于抗原呈递细胞的，在最初的开创性研究中，Raposo等证明EBV转染的B细胞分泌的外泌体能够以一种抗原特异的方式刺激CD4+T细胞的形成【3】。% O8 I+ f3 y3 N! r* f( M
事实上，这些数据都是运用纯化出来的外泌体在体外实验中获得的，对于其在体内的生理功能尚不清楚。
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