外泌體是指包含了復雜?RNA?和蛋白質(zhì)的小膜泡?(30-150nm)，現(xiàn)今，其特指直徑在40-100nm的盤狀囊泡。所有培養(yǎng)的細胞類型均可分泌外泌體，且外泌體天然存在于體液中，包括血液、唾液、尿液、腦脊液和乳汁中。
外泌體屬于細胞外囊泡的一種。國際細胞外囊泡協(xié)會（International Society for Extracellular Vesicles, ISEV）對細胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）的定義是：“細胞分泌到細胞外的脂膜包裹的囊泡。根據(jù)其生成過程、釋放途徑、大小、內(nèi)容物及其功能等方面的不同而分為三種類型，分別為微囊泡（Microvesicles）、外泌體（Exosomes）和凋亡小體（Apoptosis bodies）。”
微囊泡是細胞直接向外出芽（outward budding）或“擠出”細胞而形成的細胞外囊泡，含細胞膜和部分胞漿成分。MVs的粒徑范圍為100nm~1000nm，表面含CD40、整合素、選擇素等蛋白，磷脂酰絲氨酸的含量較高。
凋亡小體是細胞在凋亡或死亡過程中“脫落”或“破裂”釋放到細胞外形成的囊泡，可以理解為“從細胞逐漸脫落的膜結(jié)構(gòu)”。其形態(tài)異質(zhì)性程度最大，大小50nm~ 5000nm，但總體來說粒徑大的占比較高。其膜上通常含有較多的磷脂酰絲氨酸。
外泌體起源自細胞膜向內(nèi)出芽（inward budding）形成胞內(nèi)小體（endosome），在細胞內(nèi)經(jīng)過早期胞內(nèi)小體、多囊復合體、定向組裝、遷移等過程，與細胞膜融合后以外吐（exocytosis）方式排出細胞。因而成分和結(jié)構(gòu)更為復雜，甚至包含部分從胞外間質(zhì)或培養(yǎng)液中“吞入”的成分。外泌體大小約50-150nm，含有細胞膜常規(guī)的四跨膜蛋白（CD9、CD63、CD81等）；熱休克蛋白（Hsc70）、溶酶體蛋白（Lamp2b）、腫瘤敏感基因101（Tsg101）融合蛋白（CD9、flotillin，annexin）等蛋白，膜上膽固醇和二酰甘油含量較高。三種細胞外囊泡均來自于細胞（為方便描述通常將生成胞外囊泡的細胞稱為其“母細胞”）。同一種細胞在不同時間和生長狀態(tài)下可生成外泌體、微囊泡和凋亡小體。三種胞外囊泡都不可避免地帶有母細胞的成分，如膜蛋白、骨架蛋白、細胞質(zhì)蛋白、磷脂類、代謝產(chǎn)物等。無論其分子組成還是粒徑大小都存在著或多或少的重疊。
盡管從理論上三種胞外囊泡存在明顯不同，但目前尚無一種技術(shù)可將外泌體與微囊泡或凋亡小體分離開來，也沒有明確的分子標記用于鑒別三種胞外囊泡。人們往往將它們通稱為“細胞外囊泡”。
三種細胞外囊泡中，外泌體的平均粒徑最小、均勻度最高【粒徑分布范圍最窄】、組成最為復雜、功能最為多樣。因而，理論和應(yīng)用價值最高，得到了最深入的研究和廣泛應(yīng)用。所以，人們提到細胞外囊泡大多是指外泌體，在學術(shù)論文和日常交流中往往將外泌體（Exosome，Exo）與細胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）混用。
外泌體的起源、合成和分泌經(jīng)歷以下過程：母細胞的細胞膜通過內(nèi)吞或“向內(nèi)出芽（inward budding）”形成早期胞內(nèi)小體（early endosome），在細胞內(nèi)部逐漸成熟為晚期胞內(nèi)小體（late endosomes）和多囊小體（multivesicular bodies，MVBs）。在外泌體的雛形以腔內(nèi)囊泡（intraluminal vesicles，ILVs)）的形式存在于MVBs內(nèi)部。隨后MVBs與細胞膜融合，以外吐（exocytosis）的方式將ILVs排出細胞外成為外泌體。
早期胞內(nèi)小體和晚期胞內(nèi)小體成熟為多囊小體的過程也是外泌體的“組裝過程”：多種胞質(zhì)內(nèi)物質(zhì)包括蛋白（酶分子、熱休克蛋白等）、核酸（主要是RNA如mRNA、miRNA、piRNA、snoRNA、snRNA、rRNA、tRNA、Y-RNA、scRNA等）、代謝產(chǎn)物等主動或被動載入胞內(nèi)小體膜上或者囊腔內(nèi)。相比外泌體生成的相對明確的“線性流程”，外泌體被細胞釋放后的去向則明顯復雜多變和充滿不確定性。若臨近組織細胞可識別和“捕獲”外泌體，則外泌體被臨近細胞攝取利用。若臨近細胞不能識別和捕獲外泌體，則外泌體將通過循環(huán)系統(tǒng)被運輸至較遠的細胞或組織處。無論臨近還是遠處的組織細胞攝取和利用外泌體，主要通過以下幾種不同的作用機制：
①外泌體膜表面配體與接收細胞膜上的受體結(jié)合，激活受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑，被激活的接受細胞通過內(nèi)吞作用，將內(nèi)容物攝入細胞內(nèi)。
②接收細胞直接以內(nèi)吞方式將外泌體攝入細胞，外泌體內(nèi)容物釋放到細胞內(nèi)，部分外泌體成分參加新的多泡體生物合成過程。
③外泌體膜與細胞膜直接融合，將外泌體內(nèi)容物釋放入細胞質(zhì)中。
外泌體的去向有很大的不確定性并受多種因素的影響。既存在明確目的地的定向遷徙，如受體介導的特異性結(jié)合、干細胞或腫瘤細胞的“歸巢”；也存在無目的或隨機性的游走。既可能被循環(huán)系統(tǒng)和網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)非特異吞噬掉，也可能受接收細胞局部微環(huán)境和細胞狀態(tài)的影響而改變?nèi)ハ颉?/span>相比抽象概念“30~150nm磷脂囊泡”，具體的形象無疑會給人更加清晰和深刻的印象。外泌體大小30~150nm，這雖是具體尺寸，但仍令人難以想象。以頭發(fā)為參照就容易想象它了，頭發(fā)絲直徑約20-120μM，外泌體大體上是頭發(fā)絲的千分之一。
關(guān)于外泌體的形狀，最常見的描述是“杯口狀”或“盤狀”。果真如此嗎？因為外泌體太小，一般顯微鏡根本無法觀察其形態(tài)，只能采用電子顯微鏡觀察，最早采用透射電子顯微鏡（TEM）觀察并報道的外泌體圖像就是這種“杯口狀”。之后便被廣泛接受和傳播，一提起外泌體的形態(tài)就會以“杯口狀”來描述。由于電子顯微鏡觀察前的樣本處理過程，可能導致外泌體“脫水”和“皺縮”，這種已被普遍接受的外泌體形態(tài)可能是處理后造成的，而并非其自然形狀。之后，人們采用掃描電子顯微鏡（SEM）和冷凍電子顯微鏡（CEM）等，陸續(xù)觀察記錄到形態(tài)各異的外泌體圖像。更多提示外泌體是“不同大小的球形，有雙層的外殼”。不僅僅揭示了更清晰的外泌體形態(tài)，也提示了外泌體的結(jié)構(gòu)。這些體外觀察到的外泌體是否能真實反應(yīng)在體內(nèi)的自然狀態(tài)？我們認為這些觀察只是提供了外泌體形態(tài)的一個基本線索，而遠非體內(nèi)的自然狀態(tài)。
請記住千萬不可將外泌體想象為一個“堅硬不變的固態(tài)球體”，這不符合外泌體在體內(nèi)生成、運輸和利用的生物過程。也難以解釋外泌體活躍的生理和病理功能。
我們提出外泌體在體內(nèi)自然形態(tài)的推測和想象：體內(nèi)外泌體以球形為基礎(chǔ)，但大小和形態(tài)各異；外泌體形態(tài)和結(jié)構(gòu)并非一成不變，隨著環(huán)境和自身狀態(tài)而動態(tài)變化；外泌體是柔軟的、具有彈性和可變性?？赡芟窦t細胞一樣可以“擠過狹窄的毛細血管和組織間隙”外泌體的結(jié)構(gòu)是一個囊泡結(jié)構(gòu)，外泌體膜【外殼】由雙層磷脂和蛋白構(gòu)成，內(nèi)部是所謂的“囊腔”。外泌體膜為疏水性結(jié)構(gòu)，而腔內(nèi)為親水性環(huán)境?！灸梢詫⑺胂蟪梢粋€“撒尿牛肉丸”，油（磷脂）和肉（蛋白）糅合成丸子外殼，而丸子內(nèi)湯汁便相當于外泌體“內(nèi)容物”?！?/span>正如要做出Q彈和軟硬適口的牛肉丸子，需要掌握好油和肉的種類和搭配。外泌體與牛肉丸一樣有硬度和彈性，外泌體硬度和彈性主要由膜上的磷脂種類和比例決定。外泌體膜為磷脂雙層膜，與母細胞膜的磷脂相似，但磷脂的含量和比例略有不同。外泌體膜常見的磷脂包括：鞘糖脂、磷脂酰絲氨酸、鞘磷脂、磷脂酰膽堿、膽固醇和磷脂酰乙醇胺等。其中膽固醇、磷脂酰絲氨酸和神經(jīng)鞘磷脂含量較高。
外泌體膜磷脂對外泌體的性質(zhì)如帶電性、硬度和流動性都有重要影響。例如上述外泌體膜上常見磷脂中，鞘糖脂和磷脂酰絲氨酸為陰性離子；鞘磷脂、磷脂酰膽堿和膽固醇為中性；而磷脂酰乙醇胺為弱陽性。不同細胞來源外泌體由于磷脂比例不同，其外泌體的電荷也不同。外泌體帶電性是外泌體的一個重要理化屬性，也是進行分離純化所依據(jù)的基礎(chǔ)特性之一。
外泌體膜為半固態(tài)，具有流動性和通透性的生物膜?！拌偳丁痹谀ど系牡鞍撞粌H可能發(fā)生位置移動，也可能發(fā)生構(gòu)型的改變；同時外泌體內(nèi)外物質(zhì)也可以主動或被動通過外泌體膜進行流動和交換。外泌體膜的流動性和通透性也是進行藥物加載操作的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
從外泌體的生物合成過程，不難判斷外泌體膜蛋白與母細胞膜具有相似性。外泌體膜上蛋白大部分來源于母體細胞膜，當然也包含在后期胞內(nèi)小體和多囊小體階段摻入的某些細胞質(zhì)蛋白。這樣，外泌體膜蛋白中既有來自母細胞膜，也有來自胞漿的蛋白。來源于母細胞膜的蛋白如CD63、CD81、CD82、CD9等、細胞漿膜蛋白如浮艦蛋白；在MVB加工過程加入的蛋白如Alix、Tsg101等；細胞質(zhì)蛋白如細胞骨架蛋白（微管蛋白、肌動蛋白、肌動蛋白結(jié)合蛋白）、內(nèi)膜融合/轉(zhuǎn)運蛋白（膜聯(lián)蛋白、Rab蛋白），和信號轉(zhuǎn)導蛋白（蛋白激酶、G蛋白）；以及多種代謝酶類（過氧化物酶、丙酮酸和脂肪激酶、烯醇酶）等。
膜蛋白對外泌體的去向和功能都至關(guān)重要。接收細胞識別外泌體膜表面的受體或配體蛋白而選擇性結(jié)合，從而影響外泌體的“靶向性”；通過配體–受體的信號轉(zhuǎn)導途徑，外泌體也可能直接誘導接收細胞的生物反應(yīng)，從而調(diào)控其生物行為，例如細胞分化、增殖或者凋亡等。
外泌體內(nèi)部是疏水性囊腔，囊腔內(nèi)物質(zhì)通稱為“外泌體的內(nèi)容物”【像牛肉丸里面的灌湯】，含有來自母細胞微環(huán)境和細胞質(zhì)的多種蛋白、核酸、脂類和代謝物等。國際胞外囊泡數(shù)據(jù)庫ExoCarta中收錄的內(nèi)容物包括：9769種蛋白質(zhì)、3408種mRNA、2838種miRNA、1116種脂類等。
外泌體合成過程主要在細胞質(zhì)內(nèi)，RNAs在加工過程中進入外泌體內(nèi)，且受到磷脂雙層膜保護而維持穩(wěn)定，因此外泌體中含有豐富的RNAs，包括mRNA、miRNA、piRNA、snoRNA、snRNA、rRNA、tRNA、Y-RNA和scRNA等。外泌體RNAs不僅僅是液體活檢最有價值的信息分子，也是外泌體發(fā)揮細胞調(diào)控功能的重要效應(yīng)分子。
外泌體中DNA含量極少，不含或極少含有核蛋白、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體來源的蛋白【這也與外泌體的生物合成過程相關(guān)】。
無論外泌體膜還是內(nèi)容物既與母細胞有很高的相似性，也存在著差異。母細胞漿膜上高含量的蛋白，在外泌體膜上可能含量較少甚至缺失，表明外泌體并非簡單漿膜融合或漿膜的一部分。外泌體內(nèi)容物的種類和含量也受母細胞的生理狀態(tài)和微環(huán)境的共同影響，呈現(xiàn)時空的多樣性和異質(zhì)性，這是EVs研究和應(yīng)用中的難題之一。
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