外泌体(exosomes)是一类由细胞分泌到胞外的囊泡。与其他两种胞外囊泡(微囊泡和凋亡小体)相比,外泌体在产生方式、尺寸、密度和内容物等方面存在明显差异。不同于微囊泡“出芽”的形成方式,外泌体主要通过胞吐过程释放至细胞外:首先细胞膜向内凹陷形成早期核内体(earlyendosomes),早期核内体进一步内陷形成多泡体(multivesicularbodies,MVBs),其中一部分多泡体与溶酶体(lysosome)融合,进而降解;另一部分与细胞膜融合,将其内部所包含的囊泡释放至胞外,即为外泌体。外泌体具有独特的物理化学性质,其直径为30~200nm,密度为1.13~1.19g/mL,组成包括细胞来源相关的脂质、蛋白质、RNA、DNA等物质,在其表面连接有大量的糖链,如甘露糖、聚乳糖胺和α2,6-唾液酸等。采用磁珠法时,外泌体生物活性易受PH和盐浓度影响。外泌体临床应用
事实上,动物实验表明:在小鼠急性心肌梗塞术后,注射来源于间充质干细胞、心脏祖细胞、胚胎干细胞或心肌源性细胞的外泌体均可改善心脏功能,减轻心脏纤维化,刺激血管生成。例如,心源性细胞外泌体能通过特异性的巨噬细胞极化为急性心肌梗死提供心脏保护作用。心脏再灌注后,CDCexo的输注降低了大鼠和猪心肌梗死模型的梗死面积,而且CDCexo会减少梗死组织内CD68+巨噬细胞数量,并改变巨噬细胞的极化状态。自体CD34+干细胞的移植可以改善缺血组织再灌注后的功能,并降低严重肢体缺血患者的截肢率。其作用机制在于:CD34+干细胞分泌的外泌体促进小鼠下肢缺血模型血管生成。虽然临床前研究的证据表明干细胞释放的外泌体可以作为心肌修复的潜在无细胞治理剂,但是,目前将外泌体完全用作心脏修复治理剂之前还是有很多重点问题需要解决。湖南外泌体融合实验以前无法用超速离心法提取的微囊泡,也通过运用PS亲和法实现高纯度提取。
外泌体的提取、纯化和鉴定:每一个外泌体研究者较初都要为外泌体的分离提取而烦恼。选择的分离方式是利用超速离心的方式分离外泌体,并且可以选用梯度密度离心法得到纯度更高的外泌体。另外利用外泌体自身的物理化学性质所研发的各种市售的外泌体分离提取试剂盒也能达到分离效果。提取的外泌体的鉴定方式主要是通过形态学(电子显微镜技术)、粒子大小以及标志蛋白等方式实现的。近来的研究发现外泌体在比较多生理病理上起着重要的作用,如免疫中抗原呈递、瘤子的生长与迁移、组织损伤的修复等。不同细胞分泌的外泌体具有不用的组成成分和功能,可作为疾病诊断的生物标志物。外泌体具有脂质双层膜结构,能比较好的保护其包被的物质,且能靶向特定细胞或组织,因此是一种比较好靶向给药系统。腹水外泌体融合实验外泌体的膜蛋白有可能与细胞膜蛋白作用,活跃细胞内通路。
为获得外泌体的大小、浓度、形态及蛋白质组成等信息,可以通过电镜、动态光散射、纳米颗粒跟踪分析仪、蛋白质免疫印迹、酶联免疫吸附法、流式细胞仪等对外泌体进行表征。通过电镜可获得外泌体的形态信息,不同类型的显微镜由于操作环境不同,得到的外泌体形态存在差异。例如,在扫描电镜、透射电镜和原子力显微镜中,外泌体呈现囊泡独有的茶托形,可能由于样品在固定或染色过程中极度脱水,导致外泌体塌陷所致。与之相反,在冷冻电镜中外泌体呈现圆形,由于不会脱水变性,所得的外泌体形态可能更加接近囊泡的真实状态。另外,由于透射电镜和原子力显微镜具有较高分辨率,也能够提供外泌体磷脂双分子层厚度、粒径分布等信息。电子显微镜下外泌体大小不一,通常呈茶托样的圆形或椭圆形。
除了siRNA和miRNA,mRNA也可以作为“货物”被外泌体运输。研究表明,在移植了人肺中流的小鼠模型的血液和唾液中分离出来的外泌体含有中流细胞特异性的mRNA,而被爱泼斯坦-巴尔病毒(EBV)感ran的细胞分泌的外泌体中也含有EBV的潜伏期mRNA。因而,外泌体的这种运载mRNA的能力引起了中流研究者们的注意。近期,Saydam等率先报道了利用多泡体(含外泌体)负载mRNA/蛋白进行中流zhiliao的研究。研究者们利用脂质体2000或病毒载体对HEK-293细胞进行转染,使其分泌的多泡体含有mRNA/蛋白(CD-UPRTEGFP,其中CD:胞嘧啶脱氨酶;UPRT:尿嘧啶磷酸核糖转移酶;EGFP:增强型绿色荧光蛋白)。将此多泡体注射至小鼠的神经鞘瘤处,并辅助注射5氟尿嘧啶(5-FC),神经鞘瘤的增长被明显抑制。随着外泌体研究的不断深入,它的应用已经涉及瘤子诊疗领域、医学基础和免疫领域、寄生虫领域。外泌体临床应用
与正常细胞来源外泌体在结构分子上的差异倍受瞩目。外泌体临床应用
人体内多种细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体,包括干细胞、免疫细胞、内皮细胞、血小板及平滑肌细胞等。外泌体被包裹在坚硬的双层膜中。双层膜保护外泌体的内容物,使外泌体能够在组织中长距离移动。干细胞外泌体因在上皮组织的增殖、迁移、再生、炎症和瘢痕控制等方面的作用,有望成为“无细胞的细胞治理”工具。干细胞来源的外泌体可通过囊泡,将干细胞的精华部分——mRNA、miRNA、IncRNA及蛋白质等生物活性物质,打包运出干细胞体外。通过“细胞间高速公路”来“快递”到人体各个组织内。外泌体临床应用
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