乳源性外泌體減少新生兒腸道損傷

李鴻鳴，廖海蓉

（岳陽市婦幼保健院新生兒科，湖南 岳陽 414000）

1 概述

壞死性小腸結(jié)腸炎（necrotizing enterocolitis，NEC）是新生兒最具破壞性的腸道疾病，是導(dǎo)致新生兒死亡的重要原因，不同的研究中NEC的發(fā)病率不同，最新研究顯示，極低出生體質(zhì)量兒（very low birth weight，VLBW），NEC 的發(fā)病率為 16.7%～20.7%，嚴重NEC病死率可高達50%，是新生兒緊急腸道手術(shù)的主要原因，且幸存者也常伴有短腸綜合征、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常等多種并發(fā)癥，嚴重影響新生兒生存質(zhì)量[1-4]。雖然目前NEC 的發(fā)病機制尚未明確，但國內(nèi)外研究表明主要有以下方面的原因：腸道免疫系統(tǒng)發(fā)育不成熟、腸道微生物失衡、腸道缺血缺氧及不合理腸內(nèi)喂養(yǎng)[3，5-7]。

母乳是公認的生命早期的最佳營養(yǎng)來源，其中的營養(yǎng)素含量會隨著成長中嬰兒的需求而變化，保障兒童時期免受傳染性及炎性疾病的侵害[8-12]。母乳中含有很多生物活性因子，如獨特的微生物組、寡糖、低聚糖、免疫球蛋白（SIgA）、乳鐵蛋白、生長因子（IL-6，IL-10）等，這些生物活性成分能調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)發(fā)育，減輕炎癥反應(yīng)，尤其是在早產(chǎn)兒腸道生物學(xué)中具有至關(guān)重要的作用，但其對NEC的保護機制目前尚未明確[13-18]。有研究指出，其主要的潛在保護機制之一可能與母乳中存在大量的外泌體有關(guān)。國外研究者已發(fā)現(xiàn)外泌體在細胞間通訊、防御病毒等方面具有關(guān)鍵作用，且最近的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，母乳來源的外泌體可支持新生兒胃腸道及免疫系統(tǒng)的發(fā)育[19-23]。

2 外泌體

1983 年 ，Harding 和 Pan and Johnstone 報 道 指出，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體通過大小為50 nm 的小囊泡在血液中運輸，而在當時，對細胞之間傳遞信息的機制尚未了解，直到4 年后，Rose Johnstone 將這類在細胞間起到信號傳導(dǎo)作用的囊泡定義為外泌體。2013 年，有學(xué)者揭示了外泌體轉(zhuǎn)運的機制，并觸發(fā)了外泌體作為疾病診斷和治療的生物標志物的潛在用途[24]。此后，外泌體的生物學(xué)功能逐漸引起各個領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注。

外泌體是從細胞質(zhì)膜釋放的內(nèi)吞囊泡，直徑為30～200 nm，包含有多種生物活性因子，存在于唾液、尿液、血液、母乳等眾多體液中[25]。這些膜囊泡由細胞主動分泌，細胞通過膜囊泡在細胞內(nèi)、細胞器 之 間 傳 遞 microRNA（miRNA），信 使 RNA（mRNA），蛋白質(zhì)和其他蛋白，膜囊泡包含受體以確保運輸特異性[26]。幾乎所有哺乳動物細胞類型均釋放外泌體，且外泌體是起源細胞所特有的，具有其來源的患病細胞的生物標志性特質(zhì)，因此，應(yīng)用于診斷治療學(xué)具有重要作用[24]。外泌體可通過調(diào)節(jié)AKT/ERK增殖轉(zhuǎn)錄途徑增加包括軟骨和內(nèi)皮細胞在內(nèi)的不同細胞類型的增殖和存活率，同時，還能調(diào)節(jié)NF-kB炎癥信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及T細胞啟動和激活的能力[27-31]。外泌體細胞來源不同，功能各不相同。如來自免疫細胞的外泌體可以參與免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)；來源于干細胞的外泌體，能降低大鼠嚴重壞死性小腸結(jié)腸炎的發(fā)生率，還可以增加小鼠心臟的收縮力并降低其舒張壓，加速小鼠骨折愈合，促進神經(jīng)生長等，表明外泌體有益于健康[29，32-34]。不同細胞來源的外泌體跨細胞交流功能也較廣泛，受體細胞類型較多，為外泌體發(fā)揮各種生物調(diào)節(jié)功能奠定基礎(chǔ)。關(guān)于外泌體在NEC中的作用已有部分研究，在體外和體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)源自骨髓間充質(zhì)干細胞的外泌體可以容納受損的腸段并保護腸道免受NEC感染[35]，然而關(guān)于母乳來源的外泌體對NEC的影響尚不清楚。

3 乳源性外泌體

近年來，人類母乳中檢測到的免疫學(xué)成分列表顯著增加，母乳中富含大量的分泌性免疫球蛋白（尤其是IgA）、抗微生物因子（如溶菌酶、乳鐵蛋白和寡糖）等，這些與免疫相關(guān)的因素不僅可以為嬰兒提供被動免疫，還可以促進和調(diào)節(jié)嬰兒自身免疫系統(tǒng)的發(fā)育[13-18]。外泌體是存在于各種體液中的小的內(nèi)吞性囊泡小體，在母乳中含量尤其高。乳汁來源的外泌體包裹了各種類型的生物活性因子，如蛋白質(zhì)、mRNA 和miRNA，并保護他們免于酶促和非酶促降解，這種穩(wěn)定性可使外泌體內(nèi)容物完好無損地到達新生兒的腸腔并被吸收，從而發(fā)揮其作用[36]。Alison 等[37]收集產(chǎn)后 7～14 d 大鼠乳汁 ，通過試劑盒提取外泌體，將提純后外泌體0.5 μg/μl 處理IEC18細胞5 h后，外泌體組IEC18細胞活性較無外泌體組明顯提高[（0.24±0.01）vs.（0.18±0.01），P＜0.05]，且研究結(jié)果顯示經(jīng)外泌體處理后，IEC18細胞的腸道干細胞標志物G蛋白偶聯(lián)受體5（Lgr5）基因表達水平增加[（6.96±2.66）vs.（1.00±0.59），P＜0.05]，該研究結(jié)果表明，外泌體可以顯著促進腸上皮細胞的活力，增強腸上皮細胞增殖能力，并可刺激腸干細胞的活性。研究發(fā)現(xiàn)，無論是大鼠乳汁中的外泌體還是牛乳來源的外泌體均可以促進腸上皮細胞增生，并刺激腸道干細胞活性，這也就可以解釋為什么母乳喂養(yǎng)可以有助于預(yù)防NEC 的發(fā)生[37-38]。Colin Martin 等對母乳外泌體進行純化分析，純化的外泌體的大?。?00 nm，平均大?。?4.6±48.0）nm。使用不同濃度外泌體培養(yǎng)IECs細胞，當濃度達到10 μg 時，對細胞活性有直接影響，用H2O2處理IEC-6 細胞導(dǎo)致細胞缺氧損傷后，分別使用外泌體1、10 μg 處理的細胞細胞，細胞損傷被修復(fù)，與對照組（不含外泌體的細胞死亡率達到50%）比較差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），該研究結(jié)果顯示，人類母乳來源的外泌體可以減少腸道細胞的氧化應(yīng)激相關(guān)的損傷[24]。病原菌的入侵和未成熟的腸道屏障是導(dǎo)致NEC 發(fā)病機制的關(guān)鍵因素，杯狀細胞負責黏蛋白及糖蛋白的產(chǎn)生，而黏蛋白及糖蛋白是防止細菌滲透的黏液性屏障，近年來，幾項研究已經(jīng)確定了杯狀細胞為實驗性NEC中恢復(fù)腸屏障的有效治療靶點，而Bo 等[38]研究結(jié)果顯示，乳汁來源的外泌體增加了體內(nèi)杯狀細胞的表達，在NEC 小鼠模型中，給予牛乳來源的外泌體后，杯狀細胞的數(shù)量增加，可防止NEC 引起的腸道損傷[39-43]。

綜上所述，乳源性外泌體參與代謝過程、發(fā)育過程、免疫系統(tǒng)過程，與生物粘附和細胞增殖有關(guān)，可以促進腸道上皮細胞的活力，增強其增殖能力，并刺激腸道干細胞的活性，具有廣闊的應(yīng)用價值，補充外源性外泌體可以為有發(fā)生疾病風險的嬰兒提供一種有效的預(yù)防方法，尤其在無法母乳喂養(yǎng)的情況下，可有效預(yù)防NEC 的發(fā)生，減少新生兒的發(fā)病率、病死率及致殘率，為新生兒提供更好的營養(yǎng)。