Cell Commun Signal|Mathilde Mathieu团队总结了组织损伤和疾病中细胞间通讯媒介的作用机理

2022年8月4日 0条评论 334次阅读 0人点赞

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细胞外囊泡（EVs）最初被描述为细胞碎片并且没有生物学功能，现在被认为是细胞间通讯的关键组成部分。已知EVs携带多种源自其起源细胞的因子，包括细胞因子和趋化因子、活性酶、代谢物、核酸和表面分子，它们可改变受体细胞的行为。由于EVs内含物反映亲代细胞，来自受损和功能失调的组织环境的EVs为阐明各种疾病和病理状况的分子机制提供了丰富信息。2021年10月16日，美国田纳西州纳什维尔范德比尔特大学医学中心放射肿瘤学系Marjan Rafat团队在Cell Communication and Signaling上发表了题为“Extracellular vesicles: mediators of intercellular communication in tissue injury and disease”的综述性论文。在本篇论文中，团队讨论了关于EVs在癌症进展中的作用的最新发现，以及EVs相关临床应用，包括将其用作新型疗法的可能性。

细胞间通讯是确保不同细胞类型之间合作并维持体内平衡的关键过程，EVs代表了一种新的细胞间通讯轴，不仅有助于组织稳态，而且有助于免疫介导疾病的发病机制。EVs是球形的、脂质双层分隔结构，几乎所有细胞类型和生物体都普遍分泌，通常是指50-5000nm范围内的颗粒，其中外泌体（Exosomes）和微泡（Microvesicles，MVs）是最常研究的EVs类型。外泌体是通过多泡体的向内出芽形成的，多泡体是内吞途径的细胞内组成部分，直径通常为30-150nm；相比之下，MVs是通过质膜向外出芽形成的，直径通常为100-1000nm。外泌体和MVs在大小和密度上重叠，并共享许多相同的生物合成成分，使它们在实验上难以区分。因此，在此篇综述中，团队将外泌体和MVs统称为EVs，其参与疾病机制如图1所示。

《Cell Commun Signal|Mathilde Mathieu团队总结了组织损伤和疾病中细胞间通讯媒介的作用机理》

图1 疾病进展中EVs介导通讯概述示意图。EVs分泌是基质细胞、实质细胞、免疫细胞以及肿瘤细胞之间的普遍过程，其内含物可反映母细胞状态，并且，其可与附近或远处组织的特定受体细胞进行选择性通信，即EVs通信结果将决定组织稳态的持续性或疾病的发生发展。

肿瘤细胞在疾病发展的所有阶段都与免疫系统相互作用，肿瘤细胞和免疫细胞之间的串扰对癌症进展至关重要，最近的几项研究将免疫调节功能归因于癌细胞衍生的EVs。巨噬细胞在肿瘤微环境（TME）中发挥着重要作用，一般而言，巨噬细胞具有高度可塑性，其通常可表征为“经典激活”即M1促炎表型，或“替代激活”即参与炎症消退和组织修复启动的M2表型。特别是，M2巨噬细胞的存在和浸润与几种癌症的不良预后有关。总之，肿瘤衍生的EV在TME中巨噬细胞的募集和维持中起着关键作用（图2）。

图2 肿瘤微环境中的EVs示意图，肿瘤细胞可分泌以免疫系统为目标的EVs。

化疗是一种用于治疗癌症患者的广泛实施的全身性治疗方法，大多数用于治疗癌症的化疗药物可通过升高细胞间活性氧（ROS）水平来诱导氧化应激。研究表明，外源性ROS可诱导EVs的分泌，EVs介导的化疗损伤的肿瘤细胞与存活的肿瘤部分交流会促进患者的更广泛的化疗耐药性，并阐明了依赖于EVs介导的自分泌信号传导胆固醇产生的恶性循环（图3A）。原发性肿瘤释放含组织因子（TF）的EV可能与循环中性粒细胞和血小板相互作用，图3B显示了手术引起的炎症和癌症转移的级联概述。据报道，来自缺氧照射细胞的EVs可显著增强癌细胞的迁移和侵袭，同时导致内皮细胞的增殖和血管增生（图3C）。

图3 EVs在癌症治疗中的作用示意图。A. 化疗会增加细胞内ROS水平，从而导致更多的EVs分泌；B. 肿瘤手术操作诱导循环肿瘤细胞（CTC）的产生，同时引起以循环中性粒细胞增加为特征的炎症状态；C. 当肿瘤细胞暴露于电离辐射（IR）后，EVs分泌增强，与AKT信号通路、细胞运动、DNA损伤和细胞因子反应相关的因子含量增加；在缺氧条件下，EVs分泌进一步增加，这些EVs可促进肿瘤细胞的迁移和血管生成。

期刊及DOI号

Cell Commun Signal. 2021 Oct 16.

doi: 10.1186/s12964-021-00787-y.

题目

Extracellular vesicles: mediators of intercellular communication in tissue injury and disease

摘要

Intercellular communication is a critical process that ensures cooperation between distinct cell types and maintains homeostasis. EVs, which were initially described as cellular debris and devoid of biological function, are now recog-nized as key components in cell–cell communication. EVs are known to carry multiple factors derived from their cell of origin, including cytokines and chemokines, active enzymes, metabolites, nucleic acids, and surface molecules, that can alter the behavior of recipient cells. Since the cargo of EVs reflects their parental cells, EVs from damaged and dysfunctional tissue environments offer an abundance of information toward elucidating the molecular mechanisms of various diseases and pathological conditions. In this review, we discuss the most recent findings regarding the role of EVs in the progression of cancer, metabolic disorders, and inflammatory lung diseases given the high prevalence of these conditions worldwide and the important role that intercellular communication between immune, parenchymal, and stromal cells plays in the development of these pathological states. We also consider the clinical applications of EVs, including the possibilities for their use as novel therapeutics.

关键词：Extracellular vesicles, Immune response, Intercellular communication, Reprogramming, Tumor microenvironment, Metabolic disorders, Lung inflammation