脂肪组织源外泌体对机体生理和病理.pdf

脂肪组织脂肪组织源源外泌体外泌体对机体对机体生理和病理生理和病理 的的影响影响卢荣华卢荣华 Rong-Hua Lu 河南师范大学河南师范大学 Henan Normal University 2017.3.19目 录 概述脂肪组织外泌体的功能脂肪组织的外泌体结论和前景一、外泌体的概述一、外泌体的概述外泌体是一种纳米囊泡，作为转运蛋白质和外泌体是一种纳米囊泡，作为转运蛋白质和RNAs 的新的细胞间通讯系统出现，近期的研究表明，外泌体的新的细胞间通讯系统出现，近期的研究表明，外泌体 在如免疫调节、细胞分化、炎症和肿瘤等许多生理和病在如免疫调节、细胞分化、炎症和肿瘤等许多生理和病 理过程中发挥重要作用通过转运蛋白质、理过程中发挥重要作用通过转运蛋白质、mRNAs和和 miRNAs，外泌体作为信息载体改变受体细胞的行为外泌体作为信息载体改变受体细胞的行为 相比于直接的细胞与细胞接触或分泌因子，外泌体可以相比于直接的细胞与细胞接触或分泌因子，外泌体可以 以更有效的方式影响受体细胞以更有效的方式影响受体细胞一、外泌体的概述一、外泌体的概述在脂肪组织中，已经有数据表面外泌体存在于脂肪在脂肪组织中，已经有数据表面外泌体存在于脂肪 细胞和脂肪基质细胞上清中。

脂肪细胞外泌体与脂质代细胞和脂肪基质细胞上清中脂肪细胞外泌体与脂质代 谢和肥胖相关的胰岛素抵抗有关联，脂肪和脂肪基质细谢和肥胖相关的胰岛素抵抗有关联，脂肪和脂肪基质细 胞分泌的外泌体参与血管生成、免疫调节以及肿瘤发展胞分泌的外泌体参与血管生成、免疫调节以及肿瘤发展 本次报告介绍了本次报告介绍了脂肪组织外泌体的特点脂肪组织外泌体的特点，，总结了他们在总结了他们在 不同生理和病理过程中的功能不同生理和病理过程中的功能，提供了对外泌体用于疾，提供了对外泌体用于疾 病诊断和治疗可能应用的进一步理解病诊断和治疗可能应用的进一步理解一、外泌体的概述一、外泌体的概述脂肪组织由约50％成熟脂肪细胞以及基质细胞例如脂 肪母细胞，前体脂肪细胞，成纤维细胞，免疫细胞，内皮 细胞和平滑肌细胞组成脂肪组织与其他器官（脑，肝，骨骼肌）系统性地和其 他细胞（前脂肪细胞，内皮细胞和单核细胞/巨噬细胞） 通过分泌产物进行局部交流，被认为是机体的一个内分泌 器官分泌大量在血管生成，免疫调节，伤口愈合和组织再生 中具有作用的蛋白质除了分泌蛋白质，细胞还可以分泌 外泌体，一种胞外囊泡（EV），其可以通过旁分泌或内分 泌信号传导修饰和激活靶细胞。

一、外泌体的概述一、外泌体的概述外泌体作为载体通过运输转移蛋白质，mRNA和 microRNAs来影响或改变受体细胞的行为（Camussi et al.,2013）外泌体能够被大多数细胞分泌，其形态大小均 一、直径为30~100 nm，密度为1.10~1.18 g/ml的脂质双层 膜囊泡样小体已经显示，外泌体的大小分布不受不同的分离方法影 响，但它们的直径可以随着亲本细胞状态的变化而改变 微粒体，微泡，逆转录病毒样颗粒和凋亡小体，其直径与 外泌体的直径重叠（表1）Table 1. 胞外囊泡（胞外囊泡（微粒体，微泡，逆转录病毒样颗粒和 凋亡小体）的组成）的组成一、外泌体概述一、外泌体概述外泌体中的CD9，CD63，CD81或CD82特别丰富，并且经 常用于外泌体生物标记但CD9也已经在较大的囊泡中检 测到外泌体生物相关蛋白（例如Alix，TSG101，Rab GTPases），热休克蛋白（HSP 60,70,90），细胞骨架蛋白 （例如肌动蛋白，微管蛋白，合成素）和粘附蛋白，例如， 乳脂肪球-EGF因子VIII（MFG-E8）]也包括在外泌体中丰 富的脂质是外来体的另一个显着特征寻找特异性的标记， 尤其水产动物组织分泌的外泌体标记，是一个亟待解决的 关键问题。

二、脂肪组织外泌体二、脂肪组织外泌体体外研究表明，在脂肪组织（Deng et al.,2009），脂肪 细胞（Ogawa et al.,2010; Koeck et al.,2014）和脂肪干细胞（ adipose-derived stem cells，ADSC）（Lin et al.,2013）的培养 液中存在外泌体Katsuda等人通过纳米颗粒跟踪系统分析 发现，ADSC衍生的外泌体有150-200nm，其大于先前报道的 虽然这些直径不符合外泌体的共同标准，但是标记物例 如CD63，HSP-70被阳性表达，因此表明外泌体的大小范围 可因特定细胞类型而变化 二、脂肪组织外泌体二、脂肪组织外泌体在外泌体的包含物方面，在正常氧和缺氧培养条件下 ，在3T3-L1外泌体中鉴定出231种蛋白质已经在脂肪细胞 衍生的外泌体中报道了可能导致脂肪酸产生的酶（脂肪酸 合酶（FASN），乙酰辅酶A羧化酶（ACC）和葡萄糖-6-磷 酸脱氢酶（G6PD））类似的研究发现从脂肪细胞释放的 外泌体具体抗脂解和增强脂肪生成的作用（Muller et al.,2010231！！二、脂肪组织外泌体二、脂肪组织外泌体在诱导成脂的3T3-L1细胞或来自血清的外泌体中也发现 了一些脂肪形成关键转录因子或细胞因子（例如PPARγ2， 脂联素，瘦素，抵抗素），这些基因的表达随着诱导时间 的增加而增加（Ogawa et al.,2010; Phoonsawat et al.,2014） 。

鉴于脂联素仅由脂肪细胞产生，血清中的脂联素相关外 泌体可能来源于脂肪细胞这也证明了外泌体发挥调控脂 肪代谢作用是通过运输传递这些关键脂肪代谢因子发挥作 用再联想到再联想到miRNA, miRNA一般结合到靶基因的3'非翻译区域（3’UTR)，抑制靶基因的翻译或者引起靶基因转录产物的快速降解（Ambros, 2004)陆生动物的研究中已证明其是调控肝脏脂代谢的关键因子（Esau et al., 2006; Cheun et al., 2008; Fernández-Hernando et al., 2011）在研究调控全局基因表达的转录机制中，在研究调控全局基因表达的转录机制中，miRNA在控制在控制mRNA的表达上与转录因子同等重要的表达上与转录因子同等重要二、脂肪组织外泌体二、脂肪组织外泌体外泌体除了聚集这些关键脂代谢基因和细胞因子，还 含有丰富的miRNA和一些特异性调节机制，如调节脂肪生 成的miRNA如如miR-122，，miR-103，，miR-146b，，miR-148a在在 脂肪细胞介导的外泌体中显著上升脂肪细胞介导的外泌体中显著上升(Momen-Heravi et al.,2015;Chen et al.,2014,Li et al.,2014;Londono et al.,2013)。

外泌体发挥作用和 miRNA密不可分密不可分二、脂肪组织外泌体二、脂肪组织外泌体外泌体除了聚集这些关键脂代谢基因和细胞因子、 miRNA等，研究等，研究还报道了外泌体中存在免疫调节蛋白如肿还报道了外泌体中存在免疫调节蛋白如肿 瘤坏死因子瘤坏死因子αα（（TNFαα），巨噬细胞集落刺激因子（），巨噬细胞集落刺激因子（MCSF ）和视黄醇结合蛋白）和视黄醇结合蛋白4（（RBP-4）有研究表明在脂肪肝变性直至形成脂肪性肝炎的过程有研究表明在脂肪肝变性直至形成脂肪性肝炎的过程 中，肝脏受到损伤是一个先决条件中，肝脏受到损伤是一个先决条件（Petrasek et al.,2013） ，而外泌体在肝细胞与免疫细胞之间的相互作用中可能发，而外泌体在肝细胞与免疫细胞之间的相互作用中可能发 挥着重要作用，如小鼠酒精性肝炎中挥着重要作用，如小鼠酒精性肝炎中miR-122由外泌体介由外泌体介 导从肝细胞进入到单核细胞中参与免疫调节导从肝细胞进入到单核细胞中参与免疫调节（Momen- Heravi et al.,2015）；三、脂肪组织外泌体功能三、脂肪组织外泌体功能外泌体作为载体通过运输转移蛋白质，mRNA和 microRNAs来影响或改变受体细胞的行为（Camussi et al.,2013）。

外泌体能够参与机体多种生理和病理功能，如 脂肪代谢、细胞增殖和分化、免疫调节、肿瘤发生（Melo et al.,2014）以及血管发生等此外，外泌体可以作为疾病 诊断的生物标志物(Tickner et al.,2014;Taylor et al.,2014)这都是在哺乳动物研究中得出的结论三、脂肪组织外泌体功能三、脂肪组织外泌体功能在肥胖及脂肪合成的作用：在肥胖及脂肪合成的作用：有报道显示，来自肥胖和 瘦个体的内脏脂肪组织的外泌体的miRNA谱是不同的各 种miRNA涉及转化生长因子β（TGF-β）和Wnt / β-连环蛋白 信号传导途径，其在慢性炎症的发展以及抑制ADSC的脂肪 形成分化中发挥重要作用与瘦个体的内脏外来体相比， miR-148b和miR-4269在肥胖个体的外来体中被显著地下调， 而miR-23b和miR-4429被上调这两种改变的miRNA靶向 TGF-β和Wnt / β-连环蛋白信号通路中的mRNA在肝脏中， 已经证明来自肥胖个体的内脏脂肪组织的外泌体可能影响 非酒精性脂肪肝病的形成（图2c）三、脂肪组织外泌体功能三、脂肪组织外泌体功能图1. 外泌体在肥胖相关疾病中的作用。

a) 小脂滴摄取外泌体导致脂滴变大在缺氧条件下，外泌体增加了脂肪中生脂酶(如FAS 、G6PD、ACC)基因的表达和脂滴的大小； (b) 肥胖者的脂肪组织分泌的外泌体能激活单核细胞分化为巨噬细胞，并促进炎症因 子IL-6和TNF-α的分泌，导致脂肪细胞和肝脏出现胰岛素抵抗；(c) 肥胖者的脂肪细胞外泌体可增加TIMP-1和PAI-1的分泌进而引起 肝纤维化；(d) 功能障碍和肥大的脂肪细胞分泌的外泌体会损害血管内皮细胞Zhang et al.,2016）三、脂肪组织外泌体功能三、脂肪组织外泌体功能脂肪细胞外泌体激活TGF-β途径并增加抑制细胞外基质 降解的蛋白质的表达，例如TIMP-1，MMP-7和PAI-1这导 致细胞外基质的积累和破坏肝脏结构从功能失调和肥大的脂肪细胞释放的外泌体损害血管 内皮细胞的功能，它们在肥胖相关并发症的发展中的功能 应引起注意（图2d） 在肥胖症中，脂肪组织的炎症增加 单核细胞的迁移 来自单核细胞的外泌体可以附着于血管 内皮细胞并穿透它们，并且可以破坏上皮（EC）的完整性 ，导致细胞凋亡和细胞表面血栓形成3. Increased iipid accumulation in adipocytes treated with hypoxic adipocyte- derived exosomes（Sano et al.,2014）三、脂肪组织外泌体功能三、脂肪组织外泌体功能脂肪组织外泌体调节机体的免疫功能：脂肪组织外泌体调节机体的免疫功能：外泌体含有许 多免疫抑制因子并且已显示在免疫调节中起作用。

外泌体 中还存在有与调节免疫相关的蛋白如TNFα和巨噬细胞集落 刺激因子（MCSF）等(Kranendonk et al.,2014 )来自ADSC 的外泌体能降低体外刺激的T淋巴细胞的增殖速率 （Blazquez et al., 2014）此外，ADSC衍生的外泌体还通 过减少干扰素-α(interferon alpha, IFN-α)的分泌来抑制T细胞 活化（Blazquez et al., 2014）然而，外泌体对免疫系统的 影响仍有争议一些报道表明ADSC衍生的外泌体不能抑制 淋巴细胞增殖三、脂肪组织外泌体功能三、脂肪组织外泌体功能有有研究表明研究表明在外在外泌体在肝细胞与免疫细胞之间的相互泌体在肝细胞与免疫细胞之间的相互 作用中可能发挥着重要作用，如小鼠酒精性肝炎中作用中可能发挥着重要作用，如小鼠酒精性肝炎中miR- 122由外泌体介导从肝细胞进入到单核细胞中参与免疫调由外泌体介导从肝细胞进入到单核细胞中参与免疫调 节节（Momen-Heravi et al。