ANEXT安龄生物·外泌体在哮喘诊治中的应用前景

ANEXT安龄生物·外泌体在哮喘诊治中的应用前景

支气管哮喘（哮喘）是一种常见的慢性气道炎症性疾病，这种慢性炎症反应是由肺结构细胞（如上皮细胞、成纤维细胞及内皮细胞等）、炎症细胞（如嗜酸粒细胞、肥大细胞、嗜中性粒细胞及T-淋巴细胞等）和炎性介质等共同参与、相互作用的结果。

2019年，国际权威医学期刊《柳叶刀》发表“中国成人肺部健康研究”，揭示了我国哮喘的流行状况，明确我国20岁及以上人群哮喘患病率4.2%，患病人数达到4570万，且有71.2%的哮喘患者从未被医生诊断，只有5.6%接受了正规的治疗。

支气管哮喘会出现喘息、咳嗽、胸闷等症状，严重时还会出现呼吸困难，甚至危及生命。哮喘还有反复发作的特点，会导致呼吸道炎症不断加重，最终导致气管发生不可逆变窄，从而对肺功能造成永久的损伤。

在中国，哮喘已经成为主要的、需要认真面对和解决的公共卫生与医疗保健问题之一。

近年来，随着外泌体在肺部疾病治疗中的深入研究，发现：外泌体参与哮喘的炎症反应，诱导炎症细胞的迁移，提示其在哮喘的发生、发展中发挥作用。

一、外泌体在哮喘发病机制中的作用

哮喘的本质是气道的慢性炎症，涉及此过程的多种炎症细胞和肺结构细胞均能释放外泌体，引起其他哮喘相关细胞的激活或抑制，增强炎症反应。有研究发现哮喘患者中嗜酸粒细胞来源的外泌体数量增多，这些外泌体诱导炎性介质产生，破坏气道中的正常细胞和组织，并增强嗜酸粒细胞迁移和黏附。其他研究也发现哮喘患者BALF中外泌体的表面表达支气管上皮细胞黏蛋白1，提示这些外泌体来源于支气管上皮细胞。它们不仅能诱导支气管上皮细胞产生趋化因子（CXCL）8和白三烯（LT）C4，还能增强未分化的肺巨噬细胞的增殖。以上研究结果说明，炎症细胞和肺结构细胞产生的外泌体参与调节哮喘的慢性炎症反应。

（1）炎症细胞来源的外泌体：

嗜酸粒细胞因产生、储存和释放一系列炎性介质而在哮喘中具有重要作用，这些炎性介质包括趋化因子、脂质介质和细胞毒性颗粒蛋白等。研究人员发现与健康受试者相比，哮喘患者的嗜酸粒细胞释放更多的外泌体。这些外泌体不仅诱导嗜酸粒细胞产生更多的趋化因子、活性氧（ROS）和一氧化氮（NO），还通过上调黏附分子如细胞间黏附分子1（ICAM-1）和整合素α2的表达，增强嗜酸粒细胞的迁移，而来自健康受试者的嗜酸粒细胞衍生外泌体不会影响嗜酸粒细胞功能。这表明哮喘发作时嗜酸粒细胞衍生的外泌体除增加嗜酸粒细胞的促炎能力，产生更多的活性氧物质外，还促进嗜酸粒细胞向炎症部位迁移。此外，研究者将支气管平滑肌细胞与哮喘患者嗜酸粒细胞衍生外泌体共培养或单独培养，发现与外泌体共培养时，转化生长因子β（TGF-β）、基质金属蛋白酶9（MMP-9）及血管内皮生长因子（VEGF）的基因表达量上调，而上述因子在哮喘气道重塑中发挥重要作用。这些结果说明嗜酸粒细胞衍生外泌体不仅参与调节哮喘气道炎症，还在哮喘气道重塑中发挥作用。

（2）肺结构细胞来源的外泌体：

哮喘的病理生理改变以气道炎症、支气管收缩、黏液高分泌和气道重塑等为特征，其中涉及的关键肺结构细胞有动脉平滑肌细胞（ASMC）、杯状细胞和上皮细胞。目前没有研究结果显示ASMC和杯状细胞能分泌外泌体，但有研究报道其他类型细胞来源的外泌体可对气道平滑肌细胞产生影响。研究发现肥大细胞衍生外泌体可通过ICAM-1黏附于ASMC，诱导ASMC释放细胞因子和趋化因子，从而导致肥大细胞募集，哮喘症状持续存在，而肥大细胞衍生外泌体的减少能减轻这种刺激反应。Vargas等用脂多糖刺激从马血液中分离的中性粒细胞，提取出外泌体并与马ASMC共培养，发现这些外泌体能调节细胞凋亡并诱导ASMC增殖，促进气道重塑。气道上皮细胞来源的外泌体携带黏蛋白和唾液酸等分子，其不仅与先天防御有关，还可调节气道炎症。有研究人员发现哮喘小鼠模型中，支气管上皮细胞衍生外泌体的数量及外泌体相关蛋白含量更高，同时IL-13增强支气管上皮细胞衍生外泌体的分泌，这些外泌体能诱导未分化巨噬细胞的增殖和趋化。而外泌体抑制剂GW4869可减少单核细胞的增殖并减轻气道高反应性、黏液分泌及气道炎症。这说明气道上皮细胞衍生外泌体携带一系列与炎症调节有关的分子，通过诱导单核细胞增殖并促进细胞因子产生来增强气道炎症。

二、外泌体在哮喘诊治中的应用前景

近年的研究结果显示，外泌体可作为一种新型的疾病诊断标志物和理想的药物载体，主要因为：

（1）不同细胞来源的外泌体具有不同的特异性蛋白和核酸，能间接反映来源细胞的生理状态和微环境；

（2）外泌体具有脂质双层膜结构，能保护其内容物不被酶降解，稳定存在于胞外环境，且能靶向特定细胞或组织；

（3）外泌体广泛存在于多种体液中，易于收集检测。

在疾病诊断方面，研究人员发现哮喘患者嗜酸粒细胞衍生外泌体数量高于正常对照组，且在INF-γ刺激后，外泌体相关蛋白表达量升高，提示嗜酸粒细胞来源外泌体中相关蛋白可能是哮喘诊断的生物标志物。此外，也有研究发现与健康人群相比，哮喘患者BALF中外泌体含有24种差异表达的miRNA，其中包括Let-7，而Let-7在哮喘中起负性调节作用，这说明外泌体中miRNA亦可能是哮喘的诊断标志物。在治疗方面，研究结果显示间充质干细胞（MSC）来源的外泌体不仅具有抗细胞凋亡和抗炎特性，还具有加速伤口愈合和肺组织再生的能力，这说明它们可能减轻气道慢性炎症和气道重塑。在ARDS的动物模型中，MSC衍生外泌体通过诱导损伤肺泡中表达角质化细胞生长因子来减少肺部炎症，从而改善肺蛋白的渗透性。此外，外泌体抑制剂GW4869可以减少BALF中Th2型细胞因子的表达及嗜酸粒细胞数量，从而减轻哮喘的气道炎症反应。这些结果表明外泌体治疗哮喘的可行性，其可能成为哮喘传统治疗的替代方案，特别是重度哮喘，但仍需要进一步的研究明确外泌体治疗在不同表型及严重程度哮喘中的作用和安全性。

综上所述，外泌体已成为生物医学研究的重要领域，其在哮喘的慢性气道炎症中发挥促炎作用，并通过细胞旁分泌等途径参与介导细胞间信号转导、细胞分化及炎症因子释放等发病过程。但目前外泌体的研究尚处于起步阶段，关于外泌体诊断疾病的敏感度、特异度以及治疗的安全性等，还需要进一步的研究。