间充质干细胞外泌体在免疫调节中的作用

间充质干细胞（MSCs）是一种来自于中胚层的多能干细胞，具有高度的自我更新及多向分化潜能，并在适宜的条件下具有诱导分化为肌细胞、软骨细胞、成骨细胞、成脂细胞 等多种细胞的能力。

MSCs 不仅具有多向分化潜能，而且还具有免疫调节功能，可抑制多种免疫细胞的性能，调节免疫应答。

近年来，研究发现来源于 MSCs 的外泌体（MSCs-Exo）具有与 MSCs 相似的组织损伤修复和再生功能。

外泌体（exosome）是多种细胞分泌的膜外小囊泡，直径30 ~ 200nm，可以转运核酸、脂质和蛋白质，参与细胞间的信息交流。

与 MSCs 相比，外泌体用于临床疾病的治疗更加稳定，体内同种异体给药后免疫排斥反应的可能性较低，并可为各种疾病提供替代疗法。MSCs-Exo 逐渐成为新的研究热点。

研究表明，间充质干细胞（MSCs）可以通过细胞 - 细胞直接接触或旁分泌方式调解T细胞的功能，而且 MSCs 在抑制细胞因子的分泌和抑制配体 - 受体相互作用的功能中发挥了关键作用。

MSCs- Exo 被认为可以通过这一机制诱导外周耐受性T细胞的耐受性分子，发挥免疫调节作用。

1.抑制自身反应性淋巴细胞的增殖

伊朗乌尔米耶大学的科学家Mokarizadeh等在国际科技学术期刊 Immunol Lett.上发表了标题为Microvesicles derived from mesenchymal stem cells: potent organelles for induction of tolerogenic signaling（来自间质干细胞的微囊：诱导耐受性信号的有效细胞器）的研究报告。

研究表明 MSCs 分泌的微囊泡能够抑制自身反应性淋巴细胞的增殖，促进抗炎细胞因子的分泌包括白细胞介素 10（IL-10）、转化生长因子（TGF-β）等。

该研究指出，免疫耐受的产生和维持是自身免疫领域的一个关键目标。

间充质干细胞衍生的微囊泡（MVs）被认为是潜在的媒介，通过承载耐受性分子，对自身反应性细胞产生外周耐受。

有趣的是，在诱导间充质干细胞的炎症环境中，发现MVs通过增加一些调节分子的表达，特别是PD-L1和TGF-β的表达来增强调节作用。

诱导耐受性信号，促进CD4+CD25+Foxp3+调节性T细胞的生成和对活化T细胞的凋亡活性被证明是参与MV介导的调节的可能机制。

最近的研究表明，间充质干细胞衍生的中胚层是诱导外周耐受和调节免疫反应的有效细胞器。

2.外泌体可以有效激活或抑制免疫反应

近年来，随着对外泌体研究的深入，发现外泌体可以有效激活或抑制免疫反应。

美国斯克里普斯研究所的研究人员在 Nat Rev Immunol. 期刊上发表了标题为Regulation of immune responses by extracellular vesicles（细胞外囊泡对免疫反应的调节作用）的研究报告。

该报告指出，细胞外囊泡，包括外泌体，是来自多泡体或质膜的小膜囊泡。

大多数（如果不是全部）细胞类型都会释放细胞外囊泡，然后进入体液中。这些囊泡含有来自母细胞的蛋白质、脂质和核酸的子集。

人们认为，细胞外囊泡在细胞间的交流中具有重要作用，无论是在局部还是在系统中，因为它们在细胞间传递其内容，包括蛋白质、脂质和RNA。

细胞外囊泡参与了许多生理过程，来自非免疫细胞和免疫细胞的囊泡在免疫调节中都有重要作用。

此外，基于细胞外囊泡的治疗方法正在开发和临床测试中，用于治疗炎症性疾病、自身免疫性疾病和癌症。

鉴于细胞外囊泡的巨大治疗潜力，该报告重点讨论它们在调节免疫反应中的作用，以及它们的潜在治疗应用。

3.间充质干细胞分泌出具有免疫活性的外泌体

外泌体在免疫细胞信息通讯中的一个重要作用是参与抗原呈递。

新加坡A*STAR医学生物学研究所的研究人员在学术期刊 Stem Cells Dev.上发表的Mesenchymal stem cells secrete immunologically active exosomes（间充质干细胞分泌出具有免疫活性的外泌体） 研究表明， MSCs- Exo 通过激活 M2 型巨噬细胞，抑制 M1 型巨噬细胞， 以及增强抗炎细胞因子 IL-10 和 TGF- β 的表达来调节免疫细胞反应，以促进组织修复。

该报告强调，间充质干细胞（MSCs）已被证明能分泌具有心脏保护作用的外泌体。

在这里，研究人员证明了MSC外泌体，一种分泌的膜囊，具有免疫活性。

间充质干细胞外泌体在THP1-Xblue（一种具有NFκB-SEAP报告基因的THP-1报告细胞系）中诱导多粘菌素抗性、MYD88依赖性的分泌性胚胎碱性磷酸酶（SEAP）表达。

与脂多糖相反，它们在3和72小时内诱导了高水平的抗炎性IL10和TGFβ1转录本，而在3小时内促炎性IL1B、IL6、TNFA和IL12P40转录本的水平大大减弱。

MyD88缺失后，3小时而不是72小时的细胞因子转录物诱导被取消了。人类和小鼠单核细胞表现出类似的外泌体诱导的细胞因子转录谱。

经外泌体处理的THP-1细胞而不是MyD88缺陷的THP-1细胞使活化的CD4(+)T细胞极化为CD4(+)CD25(+)FoxP3(+)调节性T细胞（Tregs），其比例为一个经外泌体处理的THP-1细胞对1000个CD4(+)T细胞。

灌注间充质干细胞外泌体可提高小鼠异体皮肤移植的存活率，并增加Tregs。

4.外泌体糖尿病的免疫调节作用

伊朗德黑兰伊斯兰阿萨德大学的科学家在国际科技学术期刊Cell Biochem. 上发表的标题为Immunomodulatory effects of mesenchymal stem cell-derived exosomes on experimental type-1 autoimmune diabetes（间充质干细胞衍生的外泌体对实验性1型自身免疫性糖尿病的免疫调节作用）的报告，研究发现 MSCs-Exo 能够抑制 IL-1β 和 TNF- α 的分泌，促进 TGF-β 分泌，进一步研究表明 MSCs-Exo 能够诱导Th1向Th2细胞转化，外泌体 以 MSCs 类似的方式通过减少炎症和促进抗炎反应来抑制促炎症反应的发生。

该研究使用来自脂肪组织间质干细胞（AD-MSCs）的外泌体对T细胞炎症反应和减少1型糖尿病（T1DM）的临床症状有免疫调节作用。

除了对照组和未经治疗的T1DM小鼠，一组T1DM小鼠被腹腔注射来自自体AD-MSCs的特征外泌体。

在治疗过程中测量体重和血糖水平。组织病理学和免疫组织化学用于评估胰腺胰岛，使用血红素和曙红（H&E）染色和抗胰岛素抗体。

分离的脾脏单核细胞（MNCs）使用3-（4,5-二甲基噻唑-2-基）-2,5-二苯基溴化四氮唑进行脾细胞增殖试验，对调节性T细胞和细胞因子进行免疫分型。

与未治疗的T1DM小鼠相比，用AD-MSC的外泌体治疗的T1DM小鼠的白细胞介素-4（IL-4）、IL-10和转化生长因子-β的水平明显增加，IL-17和干扰素-γ的水平下降，脾脏MNCs中的Treg细胞比例明显增加（P

用AD-MSC外泌体治疗T1DM小鼠后，自身免疫反应得到了改善，H&E染色和免疫组织化学分析证实了小鼠的明显增加。

正如预期的那样，用AD-MSC的外泌体治疗的T1DM小鼠的体重和血糖水平与未经治疗的T1DM小鼠相比保持稳定。

可以得出结论，AD-MSC的外泌体通过增加调节性T细胞群及其产物对自身免疫性T1DM产生改善作用，而淋巴细胞的增殖指数没有变化，这使得它们成为更有效和实用的候选药物。

5.外泌体的更多临床应用价值

另有研究发现外泌体不仅能在免疫细胞分子间呈递抗原和信息分子，还能通过 RNA 的方式在细胞间传递遗传信息。

外泌体可以将 miRNAs 传递给受体细胞，然后调节靶基 因的表达，如：在低氧培养条件下，发现骨髓 MSCs 分泌的外泌体中含有伤口愈合相关的 miRNA，如 miR-223、miR-146b、 miR- 126 和 miR-199a，而这些外泌体可以调整肌肉损伤模型 中 M1/M2 平衡。

另外，一些 MSCs-Exo的miRNAs 在许多组织中调节不同的炎症反应方面起着至关重要的作用，也影响免疫细胞的表型，如：miR-34a、miR-122、miR124 和 miR-127 能够使机体抗炎和抗增殖水平增加；而 miR21 和 miR- 181 失调诱导慢性炎症，并且这种 miRNA 在控制 初始促炎和迟发免疫调节之间的平衡起着关键性的作用。 

此外，如果将含有 miRNA-146a 的 MSCs- Exo 转移到巨噬细胞中，其可以通过向 M2 型巨噬细胞极化增加机体的抗炎反应，使脓毒症小鼠的存活率提高。