間充質干細胞外泌體在免疫調節中的作用

間充質干細胞（MSCs）是一種來自于中胚層的多能干細胞，具有高度的自我更新及多向分化潛能，并在適宜的條件下具有誘導分化為肌細胞、軟骨細胞、成骨細胞、成脂細胞 等多種細胞的能力。

MSCs 不僅具有多向分化潛能，而且還具有免疫調節功能，可抑制多種免疫細胞的性能，調節免疫應答。

近年來，研究發現來源于 MSCs 的外泌體（MSCs-Exo）具有與 MSCs 相似的組織損傷修復和再生功能。

外泌體（exosome）是多種細胞分泌的膜外小囊泡，直徑30 ~ 200nm，可以轉運核酸、脂質和蛋白質，參與細胞間的信息交流。

與 MSCs 相比，外泌體用于臨床疾病的治療更加穩定，體內同種異體給藥后免疫排斥反應的可能性較低，并可為各種疾病提供替代療法。MSCs-Exo 逐漸成為新的研究熱點。

研究表明，間充質干細胞（MSCs）可以通過細胞 – 細胞直接接觸或旁分泌方式調解T細胞的功能，而且 MSCs 在抑制細胞因子的分泌和抑制配體 – 受體相互作用的功能中發揮了關鍵作用。

MSCs- Exo 被認為可以通過這一機制誘導外周耐受性T細胞的耐受性分子，發揮免疫調節作用。

1.抑制自身反應性淋巴細胞的增殖

伊朗烏爾米耶大學的科學家Mokarizadeh等在國際科技學術期刊 Immunol Lett.上發表了標題為Microvesicles derived from mesenchymal stem cells: potent organelles for induction of tolerogenic signaling（來自間質干細胞的微囊：誘導耐受性信號的有效細胞器）的研究報告。

研究表明 MSCs 分泌的微囊泡能夠抑制自身反應性淋巴細胞的增殖，促進抗炎細胞因子的分泌包括白細胞介素 10（IL-10）、轉化生長因子（TGF-β）等。

該研究指出，免疫耐受的產生和維持是自身免疫領域的一個關鍵目標。

間充質干細胞衍生的微囊泡（MVs）被認為是潛在的媒介，通過承載耐受性分子，對自身反應性細胞產生外周耐受。

有趣的是，在誘導間充質干細胞的炎癥環境中，發現MVs通過增加一些調節分子的表達，特別是PD-L1和TGF-β的表達來增強調節作用。

誘導耐受性信號，促進CD4+CD25+Foxp3+調節性T細胞的生成和對活化T細胞的凋亡活性被證明是參與MV介導的調節的可能機制。

最近的研究表明，間充質干細胞衍生的中胚層是誘導外周耐受和調節免疫反應的有效細胞器。

2.外泌體可以有效激活或抑制免疫反應

近年來，隨著對外泌體研究的深入，發現外泌體可以有效激活或抑制免疫反應。

美國斯克里普斯研究所的研究人員在 Nat Rev Immunol. 期刊上發表了標題為Regulation of immune responses by extracellular vesicles（細胞外囊泡對免疫反應的調節作用）的研究報告。

該報告指出，細胞外囊泡，包括外泌體，是來自多泡體或質膜的小膜囊泡。

大多數（如果不是全部）細胞類型都會釋放細胞外囊泡，然后進入體液中。這些囊泡含有來自母細胞的蛋白質、脂質和核酸的子集。

人們認為，細胞外囊泡在細胞間的交流中具有重要作用，無論是在局部還是在系統中，因為它們在細胞間傳遞其內容，包括蛋白質、脂質和RNA。

細胞外囊泡參與了許多生理過程，來自非免疫細胞和免疫細胞的囊泡在免疫調節中都有重要作用。

此外，基于細胞外囊泡的治療方法正在開發和臨床測試中，用于治療炎癥性疾病、自身免疫性疾病和癌癥。

鑒于細胞外囊泡的巨大治療潛力，該報告重點討論它們在調節免疫反應中的作用，以及它們的潛在治療應用。

3.間充質干細胞分泌出具有免疫活性的外泌體

外泌體在免疫細胞信息通訊中的一個重要作用是參與抗原呈遞。

新加坡A*STAR醫學生物學研究所的研究人員在學術期刊 Stem Cells Dev.上發表的Mesenchymal stem cells secrete immunologically active exosomes（間充質干細胞分泌出具有免疫活性的外泌體）?研究表明， MSCs- Exo 通過激活 M2 型巨噬細胞，抑制 M1 型巨噬細胞， 以及增強抗炎細胞因子 IL-10 和 TGF- β 的表達來調節免疫細胞反應，以促進組織修復。

該報告強調，間充質干細胞（MSCs）已被證明能分泌具有心臟保護作用的外泌體。

在這里，研究人員證明了MSC外泌體，一種分泌的膜囊，具有免疫活性。

間充質干細胞外泌體在THP1-Xblue（一種具有NFκB-SEAP報告基因的THP-1報告細胞系）中誘導多粘菌素抗性、MYD88依賴性的分泌性胚胎堿性磷酸酶（SEAP）表達。

與脂多糖相反，它們在3和72小時內誘導了高水平的抗炎性IL10和TGFβ1轉錄本，而在3小時內促炎性IL1B、IL6、TNFA和IL12P40轉錄本的水平大大減弱。

MyD88缺失后，3小時而不是72小時的細胞因子轉錄物誘導被取消了。人類和小鼠單核細胞表現出類似的外泌體誘導的細胞因子轉錄譜。

經外泌體處理的THP-1細胞而不是MyD88缺陷的THP-1細胞使活化的CD4(+)T細胞極化為CD4(+)CD25(+)FoxP3(+)調節性T細胞（Tregs），其比例為一個經外泌體處理的THP-1細胞對1000個CD4(+)T細胞。

灌注間充質干細胞外泌體可提高小鼠異體皮膚移植的存活率，并增加Tregs。

4.外泌體糖尿病的免疫調節作用

伊朗德黑蘭伊斯蘭阿薩德大學的科學家在國際科技學術期刊Cell Biochem. 上發表的標題為Immunomodulatory effects of mesenchymal stem cell-derived exosomes on experimental type-1 autoimmune diabetes（間充質干細胞衍生的外泌體對實驗性1型自身免疫性糖尿病的免疫調節作用）的報告，研究發現 MSCs-Exo 能夠抑制 IL-1β 和 TNF- α 的分泌，促進 TGF-β 分泌，進一步研究表明 MSCs-Exo 能夠誘導Th1向Th2細胞轉化，外泌體 以 MSCs 類似的方式通過減少炎癥和促進抗炎反應來抑制促炎癥反應的發生。

該研究使用來自脂肪組織間質干細胞（AD-MSCs）的外泌體對T細胞炎癥反應和減少1型糖尿病（T1DM）的臨床癥狀有免疫調節作用。

除了對照組和未經治療的T1DM小鼠，一組T1DM小鼠被腹腔注射來自自體AD-MSCs的特征外泌體。

在治療過程中測量體重和血糖水平。組織病理學和免疫組織化學用于評估胰腺胰島，使用血紅素和曙紅（H&E）染色和抗胰島素抗體。

分離的脾臟單核細胞（MNCs）使用3-（4,5-二甲基噻唑-2-基）-2,5-二苯基溴化四氮唑進行脾細胞增殖試驗，對調節性T細胞和細胞因子進行免疫分型。

與未治療的T1DM小鼠相比，用AD-MSC的外泌體治療的T1DM小鼠的白細胞介素-4（IL-4）、IL-10和轉化生長因子-β的水平明顯增加，IL-17和干擾素-γ的水平下降，脾臟MNCs中的Treg細胞比例明顯增加（P

用AD-MSC外泌體治療T1DM小鼠后，自身免疫反應得到了改善，H&E染色和免疫組織化學分析證實了小鼠的明顯增加。

正如預期的那樣，用AD-MSC的外泌體治療的T1DM小鼠的體重和血糖水平與未經治療的T1DM小鼠相比保持穩定。

可以得出結論，AD-MSC的外泌體通過增加調節性T細胞群及其產物對自身免疫性T1DM產生改善作用，而淋巴細胞的增殖指數沒有變化，這使得它們成為更有效和實用的候選藥物。

5.外泌體的更多臨床應用價值

另有研究發現外泌體不僅能在免疫細胞分子間呈遞抗原和信息分子，還能通過 RNA 的方式在細胞間傳遞遺傳信息。

外泌體可以將 miRNAs 傳遞給受體細胞，然后調節靶基 因的表達，如：在低氧培養條件下，發現骨髓 MSCs 分泌的外泌體中含有傷口愈合相關的 miRNA，如 miR-223、miR-146b、 miR- 126 和 miR-199a，而這些外泌體可以調整肌肉損傷模型 中 M1/M2 平衡。

另外，一些 MSCs-Exo的miRNAs 在許多組織中調節不同的炎癥反應方面起著至關重要的作用，也影響免疫細胞的表型，如：miR-34a、miR-122、miR124 和 miR-127 能夠使機體抗炎和抗增殖水平增加；而 miR21 和 miR- 181 失調誘導慢性炎癥，并且這種 miRNA 在控制 初始促炎和遲發免疫調節之間的平衡起著關鍵性的作用。?

此外，如果將含有 miRNA-146a 的 MSCs- Exo 轉移到巨噬細胞中，其可以通過向 M2 型巨噬細胞極化增加機體的抗炎反應，使膿毒癥小鼠的存活率提高。