外泌體在中醫(yī)藥防治糖尿病中的機(jī)制探索目錄外泌體——概述外泌體在中醫(yī)藥防治疾病中的應(yīng)用外泌體與糖尿病機(jī)制研究細(xì)胞外囊泡（ExtracellularVesicles,Evs）根據(jù)細(xì)胞外囊泡的大小和分泌前的生物發(fā)生，將其分為三種主要類型：·凋亡小體（ApoptoticBodies,ApoBDs）·微泡（Microvesicles,MVs）·外泌體（Exosomes,EXOs）其大小大致與病毒，細(xì)菌，血小板的范圍相當(dāng)。細(xì)胞外囊泡是由原核生物和真核生物中幾乎所有細(xì)胞類型組成性釋放至細(xì)胞外空間的異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)，越來越多的證據(jù)表明其作為細(xì)胞間交換媒介在生物體內(nèi)發(fā)揮關(guān)鍵性保護(hù)或病理作用。什么是外泌體？外泌體(Exosome，EXs)外泌體屬于細(xì)胞外囊泡（ExtracellularVesicles）的亞群，大小約30~150nm，具有脂質(zhì)雙層膜的內(nèi)源性囊狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)含蛋白質(zhì)、mRNA、微小RNA（miRNA）、circularRNA、DNA等生物分子，它們?cè)诩?xì)胞間通信和細(xì)胞免疫調(diào)控中扮演著非常重要的角色。1983年于綿羊網(wǎng)織紅細(xì)胞中首次發(fā)現(xiàn)外泌體，最初被認(rèn)為其是細(xì)胞代謝產(chǎn)物故未引起重視。2013年美國科學(xué)家JamesE.Rothman,RandyW.Schekman和德國科學(xué)家ThomasC.Südhof發(fā)現(xiàn)囊泡運(yùn)輸調(diào)控機(jī)制并獲得當(dāng)年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)后，外泌體研究才開始受到人們的重視。目前已在包括腫瘤、血液和多種體液（如母乳、唾液、尿液和腦脊液）在內(nèi)的人類組織中檢測(cè)到了外泌體。唾液（A,B）、血漿（C）、母乳（D）來源的外泌體透射電鏡圖外泌體的分子組成核酸DNA（dsDNA,ssDNA,mtDNA,ViralDNA）RNA(mRNA,IncRNAs,miRNAs,circRNAs.etc)脂質(zhì)膽固醇，神經(jīng)酰胺，鞘磷脂，磷脂酰絲氨酸，磷脂酰膽堿MainComponentsofExosomes蛋白質(zhì)四跨膜蛋白（CD9,CD63,CD81,CD82）整合素,膜聯(lián)蛋白Flotillins,Syntenin,RABfamilyprotein,Actin,Tubulin,Moesin,Enzyme,Histones,Heatshockproteins(Hsp70,Hsp90),GTPase,MHCmolecules,ESCRT-accessoryprotein(clathrin,ALIX,TSG101)據(jù)EXOCARTA數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)顯示，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)外泌體中包含9769種蛋白質(zhì)、3408種mRNA、2838種miRNA和1116種脂質(zhì)。不同的細(xì)胞表面蛋白、膜轉(zhuǎn)運(yùn)和融合、抗原呈遞、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，多種核酸和脂質(zhì)分子，進(jìn)入目的細(xì)胞發(fā)揮多種生物功能。外泌體的生物發(fā)生過程MVB:多囊泡體（Multi-vesicularbodies）ILV:腔內(nèi)囊泡（Intraluminalvesicle）ILVformation(a)(b)(c)a.細(xì)胞膜內(nèi)吞作用-最初內(nèi)涵體出現(xiàn)（包含膜上受體和跨膜蛋白）；b.成熟晚期內(nèi)涵體-內(nèi)生微囊泡-多囊泡體（外泌體內(nèi)容物被裝載入囊泡中）；c.外泌體通過多囊體與質(zhì)膜融合分泌到細(xì)胞外；外泌體的攝取從供體細(xì)胞釋放至細(xì)胞外空間的外泌體進(jìn)入靶細(xì)胞的三種方式：與質(zhì)膜直接融合內(nèi)吞作用蛋白質(zhì)受體-配體相互作用目錄外泌體——概述外泌體在中醫(yī)藥防治疾病中的應(yīng)用外泌體與糖尿病機(jī)制研究外泌體與T1DMT1DM是一種自身免疫性疾病，其特征是由于胰島素絕對(duì)缺乏引起的高血糖。主要是由于胰島β細(xì)胞與先天或獲得性免疫系統(tǒng)之間的復(fù)雜相互作用造成胰島β細(xì)胞不可逆的破壞而導(dǎo)致發(fā)病。胰島間充質(zhì)干細(xì)胞來源EXOs的異常釋放可能觸發(fā)自身免疫反應(yīng)導(dǎo)致β細(xì)胞的破壞引起T1DM。EXOs激活胰島內(nèi)樹突狀細(xì)胞（DC）啟動(dòng)抗β細(xì)胞特異性T細(xì)胞反應(yīng)導(dǎo)致β細(xì)胞死亡EXOs直接作用于B細(xì)胞和T細(xì)胞，誘生促炎細(xì)胞因子（IL-6、TNF-α、IFN-γ等）使促炎性Th1/Th17細(xì)胞和Th2免疫反應(yīng)之間的平衡狀態(tài)被打破，刺激自身免疫反應(yīng)的發(fā)生，導(dǎo)致β細(xì)胞的破壞B7:B7-1,B7-2FasL：Fas配體MHC：主要組織相容性復(fù)合體ROS：活性氧TCR：T細(xì)胞受體TNF：腫瘤壞死因子

Ref：Diabetes.2014;63(3):835-837

外泌體可作為T1DM的新型生物標(biāo)志物在臨床癥狀出現(xiàn)之前，T1DM就會(huì)開始發(fā)生潛在自身免疫變化，這個(gè)無癥狀期為預(yù)測(cè)和預(yù)防疾病進(jìn)展提供了很好的機(jī)會(huì)。相對(duì)目前臨床常用自身抗體作為T1DM的生物標(biāo)志物，外泌體具有以下優(yōu)勢(shì)（1）在易于獲取的生物體液中分泌，如尿液和血液；（2）穩(wěn)定性強(qiáng)，-80℃能保存較長(zhǎng)時(shí)間；（3）蛋白酶和核酸酶控制的環(huán)境中分子穩(wěn)定性較強(qiáng)種群發(fā)現(xiàn)參考文獻(xiàn)Human外泌體miRNA可作為T1DM的潛在循環(huán)生物標(biāo)志物ProfilingofRNAsfromHumanIslet-DerivedExosomesinaModelofType1Diabetes.

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20(23)Human血漿來源的外泌體miRNA在T1DM診斷中的應(yīng)用Plasma-derivedexosomecharacterizationrevealsadistinctmicroRNAsignatureinlongdurationType1diabetes.

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7(1):5998.Humans循環(huán)移植胰島特異性外泌體可能是胰島移植術(shù)后復(fù)發(fā)性自身免疫性T1DM的一種新的診斷工具Noninvasivediagnosisofrecurrentautoimmunetype1diabetesafterisletcelltransplantation.

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19(6):1852–8.Humansandmice移植胰島素來源的外泌體miRNA作為監(jiān)測(cè)免疫排斥反應(yīng)的生物學(xué)標(biāo)志物Tissue-specificexosomebiomarkersfornoninvasivelymonitoringimmunologicrejectionoftransplantedtissue.

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127(4):1375–91.Humans尿液外泌體中AQP2和AQP5作為T1DM腎病生物標(biāo)志物的研究UrinaryExcretionofKidneyAquaporinsasPossibleDiagnosticBiomarkerofDiabeticNephropathy.

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2017:4360357.Humans尿液外泌體miR-145可作為1型糖尿病腎病的生物標(biāo)志物UrinaryexosomalmicroRNAsinincipientdiabeticnephropathy.

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8(3):e60177.Humans血漿來源外泌體中PPARγ可作為1型糖尿病性視網(wǎng)膜病變的生物標(biāo)志物Expressionofintraocularperoxisomeproliferator-activatedreceptorgammainpatientswithproliferativediabeticretinopathy.

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(2015)

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患有T1DM人類外泌體中差異表達(dá)RNA與胰島素分泌、壞死、細(xì)胞凋亡和鈣信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)。在T1DM背景下，外泌體也被發(fā)現(xiàn)可作為糖尿病并發(fā)癥的生物標(biāo)志物，包括腎病和視網(wǎng)膜病變，并可用于胰島移植后的無創(chuàng)監(jiān)測(cè)。表.外泌體作為T1DM生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)總結(jié)外泌體在T1DM的治療價(jià)值目前多數(shù)T1DM患者依賴終生胰島素給藥，根據(jù)目前認(rèn)知，我們認(rèn)為T1DM的治療策略在于重建免疫耐受、消滅胰島反應(yīng)性淋巴細(xì)胞和補(bǔ)充耗盡的β細(xì)胞。外泌體不僅在免疫刺激中發(fā)揮作用，而且在免疫耐受中也會(huì)發(fā)揮作用，被視為潛在的治療劑。已有報(bào)道表明，一些干細(xì)胞衍生的外泌體存在保護(hù)β細(xì)胞免受自身免疫攻擊、減緩疾病進(jìn)展并提高移植胰島存活率的作用。外泌體還可作為治療載體遞送藥物參與治療途徑，優(yōu)勢(shì)如下：（1）保護(hù)作為藥物的核酸及其模擬物免于酶降解；（2）能夠使患者本身隔離以避免免疫排斥反應(yīng)；（3）因其脂溶性和可穿過血腦屏障的能力可廣泛分布；（4）通過攜帶特殊的表面蛋白或受體被修飾以靶向特定細(xì)胞類型的能力；（5）在體內(nèi)存在相對(duì)較長(zhǎng)的半衰期。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥饔脜⒖嘉墨I(xiàn)人MSCs和PBMCsMSC來源的外泌體通過誘導(dǎo)T1DM中的調(diào)節(jié)性樹突狀細(xì)胞來抑制胰島中的炎癥性T細(xì)胞反應(yīng)Humanmesenchymalstemcellsandderivedextracellularvesiclesinduceregulatorydendriticcellsintype1diabeticpatients.

Diabetologia

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59(2):325–33.STZ誘導(dǎo)的T1DM小鼠模型脂肪組織來源的MSC釋放外泌體對(duì)T細(xì)胞發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用并改善T1DM的臨床癥狀I(lǐng)mmunomodulatoryeffectsofmesenchymalstemcell-derivedexosomesonexperimentaltype-1autoimmunediabetes.

JCellBiochem

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119(11):9433–43.

人胰島胰島來源的外泌體參與β細(xì)胞-內(nèi)皮串?dāng)_和新血管生成過程，對(duì)胰島的移植產(chǎn)生有利作用Isolation,characterizationandpotentialroleinbetacell-endotheliumcross-talkofextracellularvesiclesreleasedfromhumanpancreaticislets.

PloSOne

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9(7):e102521.

胰島素缺乏型糖尿病小鼠模型移植骨的外泌體miR-106b和miR-222促進(jìn)β細(xì)胞增殖并改善高血糖MicroRNAs106band222ImproveHyperglycemiainaMouseModelofInsulin-DeficientDiabetesviaPancreaticbeta-CellProliferation.

EBioMedicine

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15:163–72.STZ誘導(dǎo)的T1DM大鼠模型干細(xì)胞衍生的外泌體可通過Pdx-1途徑發(fā)揮促β細(xì)胞再生作用Potentialofstemcell-derivedexosomestoregeneratebetaisletsthroughPdx-1dependentmechanisminaratmodeloftype1diabetes.

JCellPhysiol

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234(11):20310–21.STZ誘導(dǎo)的T1DM大鼠模型MSCs來源的外泌體對(duì)胰島發(fā)揮治療和促再生作用Theeffectofexosomesderivedfrommesenchymalstemcellsinthetreatmentofinducedtype1diabetesmellitusinrats.

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42:1597–610.糖尿病腎病大鼠模型人尿源性干細(xì)胞釋放的外泌體可預(yù)防T1DM大鼠的腎損傷Exosomessecretedbyhumanurine-derivedstemcellscouldpreventkidneycomplicationsfromtypeIdiabetesinrats.

StemCellResTher

(2016)

7:24.外泌體作為T1DM潛在治療策略的發(fā)現(xiàn)總結(jié)（下接續(xù)表）在過去幾十年的研究中，外泌體作為介導(dǎo)細(xì)胞間通訊的重要媒介，在包括T1DM在內(nèi)的自身免疫性疾病的發(fā)展中顯示出巨大的潛力。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ妥饔脜⒖嘉墨I(xiàn)T1DM大鼠模型骨髓基質(zhì)細(xì)胞釋放的外泌體miR-145在糖尿病中風(fēng)大鼠中發(fā)揮神經(jīng)修復(fù)的作用miR-145RegulatesDiabetes-BoneMarrowStromalCell-InducedNeurorestorativeEffectsinDiabetesStrokeRats.

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STZ誘導(dǎo)T1DM大鼠模型人內(nèi)皮祖細(xì)胞來源的外泌體促進(jìn)糖尿病皮膚傷口愈合ExosomesDerivedfromHumanEndothelialProgenitorCellsAccelerateCutaneousWoundHealingbyPromotingAngiogenesisThroughErk1/2Signaling.

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(2016)

12(12):1472–87.STZ誘導(dǎo)糖尿病小鼠模型骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體改善糖尿病引起的認(rèn)知障礙Bonemarrow-derivedmesenchymalstemcellsimprovediabetes-inducedcognitiveimpairmentbyexosometransferintodamagedneuronsandastrocytes.

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NODscidγ小鼠模型MSC來源的外泌體通過增強(qiáng)胰島功能和抑制免疫排斥反應(yīng)來改善胰島移植MesenchymalstemcellandderivedexosomeassmallRNAcarrierandImmunomodulatortoimproveislettransplantation.

JControlRelease

(2016)

238:166–75.

轉(zhuǎn)基因小鼠模型熱休克蛋白20（Hsp-20）工程化外泌體可能是糖尿病心肌病的潛在治療藥物Hsp20-MediatedActivationofExosomeBiogenesisinCardiomyocytesImprovesCardiacFunctionandAngiogenesisinDiabeticMice.

Diabetes

(2016)

65(10):3111–28.C57BL/6J小鼠模型間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體miRNAlet7c減輕糖尿病腎纖維化MesenchymalStemCellsDeliverExogenousMicroRNA-let7cviaExosomestoAttenuateRenalFibrosis.

MolTher

(2016)

24(7):1290–301.眾多實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：在T1DM的背景下，胰島和免疫系統(tǒng)的異常都有助于其病理過程的發(fā)展，多種細(xì)胞參與其發(fā)病與發(fā)展。不同細(xì)胞來源的外泌體可通過不同途徑對(duì)T1DM及其包括腎損傷、心肌病等并發(fā)癥和胰島移植發(fā)揮保護(hù)作用。此外，外泌體表現(xiàn)出“雙刃劍”的特性，對(duì)疾病進(jìn)程表現(xiàn)出既促進(jìn)又抑制的作用。因此，開發(fā)確定外泌體起源的方法將有助于闡明它們?cè)赥1DM中的功能并揭示疾病的潛在機(jī)制。外泌體與T2DMT2DM是糖尿病的主要類型，占糖尿病病例的95%，一種全身性疾病，其特征是多器官代謝受損，多因素引發(fā)肌肉、肝臟和脂肪組織中的胰島素抵抗，導(dǎo)致胰島素需求增加和肝糖異生抑制。當(dāng)胰腺β細(xì)胞不能補(bǔ)償其質(zhì)量和功能以應(yīng)對(duì)增加的胰島素需求時(shí)，就會(huì)發(fā)生β細(xì)胞凋亡和去分化，從而導(dǎo)致高血糖。外泌體作為器官間交流因子，介導(dǎo)內(nèi)分泌器官（肝臟、肌肉、脂肪、胰島）之間的相互交流信號(hào)，可能參與2型糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)展過程。AMP：?jiǎn)瘟姿嵯佘誑ADase：中性神經(jīng)酰胺酶脂肪細(xì)胞來源的外泌體誘導(dǎo)胰島素抵抗的發(fā)生肥胖是導(dǎo)致胰島素抵抗最顯著的危險(xiǎn)因素，脂肪組織衍生的外泌體可能在其中發(fā)揮關(guān)鍵作用。脂肪組織在擴(kuò)張過程中產(chǎn)生慢性炎癥，脂肪細(xì)胞來源的外泌體可以促進(jìn)M1巨噬細(xì)胞的增殖，分泌炎性細(xì)胞因子的同時(shí)抑制M2巨噬細(xì)胞的表達(dá)，降低其抑制炎癥的作用，導(dǎo)致脂肪組織內(nèi)的胰島素抵抗。來自脂肪組織、肝臟、胰腺和肌肉的外泌體通過血液循環(huán)介導(dǎo)器官內(nèi)或器官間的交叉對(duì)話，誘導(dǎo)胰島素抵抗的發(fā)生。間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體在胰島素抵抗中發(fā)揮治療作用間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）是可以自我更新的多能細(xì)胞，干細(xì)胞療法已在多種疾病中發(fā)揮治療作用?，F(xiàn)有研究表明，間充質(zhì)干細(xì)胞可通過旁分泌機(jī)制對(duì)受體產(chǎn)生影響，其產(chǎn)生外泌體具有親代細(xì)胞的特性，例如調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移和增殖、免疫調(diào)節(jié)、組織再生和抗炎等效果。MSC來源的外泌體通過促進(jìn)胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而增強(qiáng)胰島素敏感性來逆轉(zhuǎn)胰島素靶組織中的胰島素抵抗發(fā)揮下調(diào)血糖并減輕β細(xì)胞破壞的作用。MSC來源的外泌體通過促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞極化和抑制M1巨噬細(xì)胞極化，減少脂肪細(xì)胞相關(guān)炎癥來改善胰島素抵抗。Blood

glucose

level外泌體可作為胰島素抵抗的生物標(biāo)志物OGTT和HOMA-1R可用于胰島素抵抗的檢測(cè)，盡管高胰島素正糖夾鉗技術(shù)被認(rèn)為是診斷胰島素抵抗的金標(biāo)準(zhǔn)，但不能用作常規(guī)測(cè)試。近年來，許多胰島素抵抗的生物標(biāo)志物被發(fā)現(xiàn)，包括脂聯(lián)素、RBP4、趨化蛋白和脂肪細(xì)胞脂肪酸結(jié)合蛋白（A-FABP）在內(nèi)的脂肪因子等。同樣，使用外泌體早期診斷胰島素抵抗是一種很有前途的方法。來源潛在生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)參考文獻(xiàn)尿液外泌體磷酸烯醇丙酮酸羧激酶尿液外泌體中的磷酸烯醇丙酮酸羧激酶反映了腎臟糖異生，測(cè)定其表達(dá)水平有助于發(fā)現(xiàn)人類糖異生障礙和早期胰島素抵抗Phosphoenolpyruvatecarboxykinaseinurineexosomesreflectimpairmentinrenalgluconeogenesisinearlyinsulinresistanceanddiabetes.

Am.J.Physiol.Renal.Physiol.

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F720–F731.血漿外泌體Let-7b、miR-144-5p、miR-34a和miR-532-5pLet-7bmiR-144-5pmiR-34amiR-532-5P四種miRNA可強(qiáng)烈預(yù)測(cè)胰島素抵抗，可能是肥胖癥中胰島素抵抗表型的生物標(biāo)志物miRNAsignaturesofinsulinresistanceinobesity.

Obesity

25

1734–1744.

血清外泌體miR-20b-5p循壞外泌體miR-20b-5p增加通過靶向AKTIP和STAT3損害人類骨骼肌中的胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)CirculatingexosomalmiR-20b-5pIsElevatedinType2diabetesandcouldimpairinsulinactioninhumanskeletalmuscle.

Diabetes

68

515–526.神經(jīng)源性血漿外泌體pSer312-IRS-1和p-panTyr-IRS-1神經(jīng)源性血漿外泌體中pSer312-IRS-1和p-panTyr-IRS-1表達(dá)水平變化與胰島素信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)ExosomalbiomarkersofbraininsulinresistanceassociatedwithregionalatrophyinAlzheimer’sdisease.

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1933–1940.目錄外泌體——概述外泌體在中醫(yī)藥防治疾病中的應(yīng)用外泌體與糖尿病機(jī)制研究近年來，外泌體已成為糖尿病及其并發(fā)癥發(fā)病機(jī)制、診斷及治療的研究熱點(diǎn)，也成為其潛在的病理介質(zhì)、標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。外泌體的出現(xiàn)為中醫(yī)藥防治糖尿病提供了良好的切入點(diǎn)，也將會(huì)成為糖尿病中醫(yī)藥研究的重要方向。外泌體——中醫(yī)藥防治糖尿病新思路Exos穩(wěn)定性廣泛性特異性靶向性運(yùn)輸性通訊性透膜性免疫原性恒動(dòng)觀隱匿性多變性辯證論治復(fù)雜性模糊性整體觀揭示疾病證候本質(zhì)存在巨大優(yōu)勢(shì)外泌體作為臟腑相關(guān)的物質(zhì)基礎(chǔ)，可以起到溝通臟腑間信息的作用。將外泌體引入中醫(yī)證候機(jī)制的研究中，以微觀辯證為橋梁，分析外泌體在中醫(yī)證候發(fā)生過程中的變化，將對(duì)中醫(yī)證候微觀辯證的現(xiàn)代生物機(jī)制研究非常有益。Ref:中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2021,19(23):4095-409