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病毒与外泌体关系研究进展

来源:中华微生物学和免疫学杂志 2020-02-24 18:34

 

近期,致命冠状病毒已经引起大家的广泛关注。病毒依赖宿主细胞蛋白进行转录、翻译,不可避免地病毒和细胞代谢进程存在重叠,并相互作用。外泌体生成过程与许多病毒组装和流出通路有相当大的重叠,提示外泌体可能在病毒感染中起作用。目前研究结果也显示,外泌体作为细胞内物质排出和细胞间物质和信息交换的一种途径,在病毒感染过程中发挥着非常重要的作用。感染细胞分泌的外泌体负责传递致病的信息,且可能参与决定病毒感染的最终结局。外泌体可介导细胞间的信息传递,一方面,外泌体可传递病毒核酸和蛋白质,并可能改变微环境,参与其致病过程;另一方面,外泌体可通过激活抗病毒通路或传递抗病毒分子引起机体免疫应答。

1.外泌体可能具有促感染作用

因为外泌体生成过程与许多病毒组装和流出通路有相当大的重叠,所以学者推测一些病毒可能利用外泌体通路躲避免疫系统监视进而完成细胞间的传播。Gould等提出了"特洛伊木马假说",发现反转录病毒借助外泌体的分泌途径与外泌体一起分泌至细胞外。Chapuy-Regaud等的研究发现,戊型肝炎病毒(HEV)感染的HepG2/C3A细胞产生的外泌体包含壳化的HEV RNA,外泌体包含的HEV无法被抗体中和,使HEV病毒在宿主中向远处扩散。裂谷热病毒感染细胞分泌的外泌体也包含病毒RNA,可将其RNA传递给受体细胞,使其感染。Epstein-Barr病毒(EBV)感染淋巴母细胞系(LCL)分泌的外泌体中含有EBV病毒miR-BART3和miR-BHRF1-1,提示外泌体可能是病毒miRNA转移通路。Ahmed等在EBV感染细胞来源的外泌体中也发现了HBV编码小RNAs。

某些病毒可能利用外泌体改变微环境,使其利于病毒的复制和传播。Esser等的研究显示,HIV感染细胞分泌的外泌体中含有的CD45、CD86和MHC Ⅱ,可以帮助沉默免疫应答,利于病毒复制。EBV感染类淋巴母细胞和鼻咽癌细胞后,分泌的外泌体均含有病毒的LMP1(latent membrane protein 1),LMP1是一个重要的病毒癌基因产物,可抑制T细胞活化和增殖。Yang等通过实时荧光电镜观察标记的外泌体发现,HBV阳性外泌体可损伤NK细胞的功能,影响IFN-γ的分泌、溶细胞活性、NK细胞增殖和存活、细胞刺激的反应性,且抑制NK细胞模式识别受体的表达,尤其是RIG-Ⅰ(retinoic acid inducible gene Ⅰ)的表达,导致NF-κB和p38胞外信号调节激酶通路受到抑制。这解释了慢性乙型肝炎患者NK细胞功能和溶细胞活性下降,IFN-γ分泌减少。

病毒还可以通过外泌体中的miRNA和蛋白而减弱机体固有免疫。Fu等的研究发现,EV71感染使外泌体分泌增多,且感染后外泌体含miR-146a,miR-146a可抑制Ⅰ型干扰素反应,促进病毒复制。HBV感染细胞分泌的外泌体中miR-21和miR-29含量增加,miR-21和miR-29可分别结合于IL-12p35和IL-12p40,导致IL-12(可激活抑制病毒扩增的NK细胞)下降,抑制固有免疫。Maemura等的研究发现,流感病毒感染小鼠支气管肺泡灌洗液来源的外泌体含有大量miR-483-3p,miR-483-3p可能通过负性调节RIG-I信号通路抑制固有免疫应答。Kouwaki等的研究发现,HBV感染肝细胞释放的外泌体可通过激活MyD88、TICAM-1和依赖MAVS通路诱导巨嗜细胞表达NKG2D配体而活化,与免疫调节有关的microRNA水平在外泌体中也升高,进而呈递给巨嗜细胞,并抑制其IL-12p35 mRNA的表达,借此抵抗宿主的固有免疫。HBV感染的HepAD38细胞所分泌的外泌体中,26S蛋白酶复合体的5个亚单元蛋白PSMC1、PSMC2、PSMD1、PSMD7和PSMD14表达增加,且蛋白水解活性增加;与非感染细胞分泌的外泌体相比,感染细胞分泌的外泌体可降低单核细胞IL-6的分泌;抑制外泌体中蛋白酶的活性,单核细胞分泌IL-6水平恢复,提示外泌体对蛋白酶亚单位蛋白的传递可能调节单核细胞促炎症因子的分泌。

2.外泌体可能触发免疫限制感染

外泌体不仅可以运输病毒基因和蛋白促进感染,而且可以通过触发免疫应答限制感染。细胞受IFN刺激后产生的外泌体包含抗病毒分子,可减弱HBV、HCV的复制。Li等的研究发现,IFN-α诱导的抗病毒反应可经由外泌体从肝非实质细胞传递给HBV感染肝细胞。越来越多的研究证明病毒感染细胞分泌的外泌体传递病毒RNA给DC和巨噬细胞,诱导固有免疫应答。有研究报道,携带有病毒RNA的外泌体可将病毒RNA提呈给DC和巨噬细胞,通过刺激Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs)和RIG-Ⅰ样受体(RIG-Ⅰ-like receptors,RLRs)进而诱导抗病毒固有免疫应答。HBV感染肝细胞释放的外泌体包含HBV病毒核酸,并能将其呈递给巨噬细胞,诱导NKG2D配体的表达,进而诱导NK细胞介导的IFN-γ的产生。对EBV感染淋巴细胞释放的外泌体的研究发现,外泌体可将EBV的转录产物三磷酸EBER1 RNA呈递给DC,进而诱导DC分泌干扰素。外泌体还可以通过miRNA可以调节固有免疫应答。Kouwaki等研究发现HBV感染肝细胞分泌的外泌体中免疫调节microRNA水平提高,而且这些外泌体可以调节细胞固有免疫。有研究发现骨髓来源的DC细胞可分泌包含miR-155的外泌体,而其中的miR-155可增加外泌体接受细胞DC的炎症反应。

3.外泌体是促进感染还是抑制感染?

研究已发现病毒或病毒成分可上调多种细胞分泌外泌体。Pleet等的研究显示埃博拉病毒(EBOV)的VP40质粒转染细胞后可导致胞质和浓缩外泌体的含量均升高。Sampey等的研究发现HIV-1感染后,外泌体的标志物CD63升高。但是外泌体在病毒感染宿主中的作用及影响因素尚不明确。外泌体是促进感染扩散还是触发免疫抑制感染扩散?有学者认为外泌体是抑制还是增强病毒感染不仅取决于产生外泌体细胞的感染状态,而且还取决于产生外泌体和受体细胞的类型。也有学者认为外泌体是促进感染扩散还是抑制感染扩散取决于病原体的类型和靶细胞。多数学者认为不同来源的外泌体其内容物不同,内容物又决定了外泌体的作用,所以外泌体的作用起决于它的来源。病毒感染T细胞、巨噬细胞、DC细胞等免疫细胞分泌的外泌体含有免疫调节成分,如IFN-α、IFN-β、ILs等,使外泌体具有抗病毒的活性;而细胞来源的外泌体,更多的包含病毒RNA和蛋白质,使外泌体促进病毒的感染进程。

外泌体作为一种重要的细胞与细胞间物质交换和信息传递的途径,可能在病毒感染过程中发挥着重要作用,但由于目前对外泌体在病毒感染中的作用了解尚不深入,其具体作用及影响因素尚不明确。外泌体是促进感染扩散还是触发免疫抑制感染扩散?目前已有的研究中,研究抗病毒性的没有同时研究病毒感染加强效应,研究病毒感染加强效应的又没有研究其抗病毒性的方面,研究时应同时兼顾这两方面的作用。外泌体的作用取决于内容物,而外泌体的内容物尚不清楚,且随着病程的发展,外泌体的内容物是否发生变化,进而影响其作用?这一系列的问题都尚待研究。对这一系列的研究将有助于理解病毒感染和机体免疫进程,还可以为诊断、治疗和预防病毒性疾病提供新的思路。(生物谷Bioon.com)

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