免疫系統通過進化形成了針對威脅的防禦機制,能夠保護宿主免受病原體侵襲。 免疫系統區分自身與病原體的關鍵在於細胞間通訊這一過程。 細胞間通訊或信號傳遞涉及趨化因數、細胞因數的傳遞以及直接的細胞接觸。
多數細胞會產生如微囊泡(直徑>200納米)和外泌體(50-200納米直徑)等細胞外囊泡。 微囊泡和外泌體分別通過質膜脫落和多泡體(MVB)形成產生。 外泌體由均質的杯狀納米級囊泡組成,其生成始於內吞作用,經早期內體、晚期內體發展至多泡體,最終當多泡體與質膜融
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合時釋放腔內囊泡(ILVs)。
外泌體來源於幾乎所有細胞類型,包括T細胞、B細胞、樹突狀細胞、內皮細胞、平滑肌細胞等。 這種廣泛的細胞來源決定了外泌體可從唾液、血漿、尿液、腦脊液、支氣管肺泡灌洗液乃至母乳中分離獲得。
外泌體作為特徵更明確的細胞外囊泡群體,曾被視為細胞丟棄多餘蛋白質的“垃圾箱”。 但隨著科學進步,研究發現其在細胞間通訊中發揮著核心作用,能夠介導多種細胞過程。 外泌體攜帶著調控受體細胞行為所需的全部信號和機制,包括蛋白質、脂質、DNA,特別是作為蛋白質合成指令範本的信使RNA(mRNA)——這是生命的基本構建要素。
圖1. 外泌體生成機制
(1) 內體膜內陷生成包含細胞質蛋白、mRNA和miRNA的腔內囊泡(ILVs),此過程可通過依賴(ESCRT)或非依賴(ESCRT)運輸內體分選複合體機制完成。 積累在多泡體內腔的ILVs具有三種命運:
(2) 與溶酶體融合降解內容物;
(3) 與質膜融合將ILVs釋放為外泌體;
(4) 通過靶細胞內吞作用被攝取;
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(5) 與細胞質膜融合將內容物直接釋放到細胞質;
(6) 通過表面附著觸發信號反應;
(7) 其他膜衍生囊泡(如脫落小體和微囊泡)也被分泌。
例如病毒感染細胞利用外泌體傳播疾病,癌細胞通過外泌體促進轉移和腫瘤進展。 外泌體還與帕金森病、阿爾茨海默病等退行性疾病以及組織再生相關。 心臟損傷時,心肌祖細胞分泌的外泌體可刺激內皮細胞遷移並促進心臟再生。
外泌體確實是調節適應性免疫和先天免疫反應的重要介質,能通過主要組織相容性復合體II類(MHC-II)和I類(MHC-I)分子參與抗原呈遞。 在小鼠實驗中,B淋巴細胞和樹突狀細胞來源的外泌體可啟動T細胞啟動免疫應答。 當負載腫瘤肽時,樹突狀細胞來源的外泌體能激活細胞毒性T細胞抑制腫瘤生長。
外泌體的作用機制為開發基於其的診斷和治療方法帶來希望。 針對外泌體治療癌症等疾病的研究已為其開闢了新型“無細胞”療法的道路。
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