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一文看懂外泌体的来源与作用
来源: | 作者:design-441 | 发布时间: 2024-06-26 | 28 次浏览 | 分享到:
83年外泌体(Exosome)首次被发现,外泌体作为细胞废物的转运蛋白,可帮助细胞排泄废物。它们在细胞间承担通讯和运输功能,可将DNA,RNA和蛋白质等物质转移到其他细胞,从而改变目标细胞的功能。"


“简单来说,外泌体就是细胞分泌到胞外的小膜泡”




你了解外泌体吗?

 外泌体是细胞分泌约为30-150nm的小囊泡,属于细胞外囊泡的一类,外层由磷脂双分子层构成,表面含有多种特异性膜蛋白。所有培养的细胞类型均可分泌外泌体,且外泌体天然存在于体液中,包括血液、唾液、尿液、脑脊液和乳汁中。




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01

什么是外泌体?


外泌体属于细胞外囊泡的一种。国际细胞外囊泡协会(International Society for Extracellular Vesicles, ISEV)对细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)的定义是:“细胞分泌到细胞外的脂膜包裹的囊泡。根据其生成过程、释放途径、大小、内容物及其功能等方面的不同而分为三种类型,分别为微囊泡(Microvesicles)、外泌体(Exosomes)和凋亡小体(Apoptosis bodies)。”


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微囊泡是细胞质膜直接以“出苞”的形式向细胞外突出形成的大囊泡,直径为100~1000nm。其表面含CD40、整合素、选择素等蛋白,磷脂酰丝氨酸的含量较高。


凋亡小体(apoptotic body)是胞膜皱缩内陷,分割包裹胞质,内含DNA物质及细胞器,形成泡状小体。凋亡小体的形成可以通过两种方式:通过发芽脱落机制、通过自噬体形成机制。


外泌体起源自细胞膜向内出芽(inward budding)形成胞内小体(endosome),在细胞内经过组装、迁移等多个过程,与细胞膜融合后以外吐(exocytosis)方式排出细胞。外泌体的成分和结构相较于微囊泡和凋亡小体更为复杂。外泌体大小约50-150nm,外泌体含有质膜脂质,包括鞘磷脂(SM)、去饱和磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸(PS)、去饱和磷脂酰胆碱(PC)、胆固醇(CHOL)、GM3和神经节苷脂。




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三种细胞外囊泡均来自于母细胞。同一种细胞在不同时间和生长状态下可生成外泌体、微囊泡和凋亡小体。三种胞外囊泡都带有母细胞的成分,例如膜蛋白、细胞质蛋白、磷脂类、代谢产物等。这三种外囊泡在分子组成以及粒径大小上有少许重叠。


三种细胞外囊泡中,外泌体的平均粒径最小、均一度最高、组成最为复杂、功能最为多样。因此,理论和应用价值最高,研究和应用地最为广泛。所以,人们提到细胞外囊泡大多是指外泌体,在学术论文和日常交流中往往将外泌体(Exosome,Exo)与细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)混用。


02

外泌体从哪里来?


外泌体生物发生、分泌和摄取:细胞外环境由蛋白质、脂质、小分子、众多代谢物等多种成分组成,通过内吞作用过程进入细胞。这个过程导致早期内体的形成;当膜向内出芽时,货物被包裹在多泡体(MVB)内的腔内囊泡中。此外,早期内体转化为晚期内体,后来产生多泡体。修饰的多泡体具有细胞外环境和细胞质构成的货物。多泡体及其外泌体内容物可以遵循两种主要途径。首先,它们可以与自噬体融合,并通过溶酶体遵循降解途径。在第二条途径中,多泡体可以通过微管和细胞骨架网络融合到质膜上,并通过出芽从细胞膜释放。此外,通过胞吐作用释放的外泌体通过各自表面上的细胞信号分子与受体细胞相互作用。外泌体也可以通过采用不同的机制进入受体细胞,例如内吞作用,巨胞作用,吞噬作用和质膜直接融合。各种蛋白质参与外泌体生物发生、分泌和摄取,包括 ESCRT、AAA ATP 酶、ESCRT 相关蛋白、SNARE、Rabs 和其他酶。


外泌体由多泡内体(MVEs)产生,通常MVE的腔内囊泡(ILV)会受到水解酶的溶酶体降解。然而逃逸的MVE,如多泡体(MVB)可以直接与细胞质膜融合,并通过出芽过程,随后作为外泌体分泌到细胞外环境中。在那里,外泌体通过旁分泌信号传导具有多效性功能。


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03

外泌体到哪里去?



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相比外泌体生成的相对明确的“线性流程”,外泌体被细胞释放后的去向则明显复杂多变和充满不确定性。若临近组织细胞可识别和“捕获”外泌体,则外泌体被临近细胞摄取利用。若临近细胞不能识别和捕获外泌体,则外泌体将通过循环系统被运输至较远的细胞或组织处。


无论临近还是远处的组织细胞摄取和利用外泌体,主要通过以下几种不同的作用机制:

① 外泌体膜表面配体与接收细胞膜上的受体结合,激活受体介导的信号转导途径,被激活的接受细胞通过内吞作用,将内容物摄入细胞内。

② 接收细胞直接以内吞方式将外泌体摄入细胞,外泌体内容物释放到细胞内,部分外泌体成分参加新的多泡体生物合成过程。

③ 外泌体膜与细胞膜直接融合,将外泌体内容物释放入细胞质中。

外泌体的去向有很大的不确定性并受多种因素的影响。既存在明确目的地的定向迁徙,如受体介导的特异性结合、干细胞或肿瘤细胞的“归巢”;也存在无目的或随机性的游走。既可能被循环系统和网状内皮系统非特异吞噬掉,也可能受接收细胞局部微环境和细胞状态的影响而改变去向。