文摘
液是纳米级小EVs涂有双层结构,由原核和真核细胞释放。液富含多种生物活性物质,如蛋白质、核苷酸和脂质。液广泛存在于各种体液和细胞培养上清液,它调节人体的生理和病理过程通过这些活性成分的航天飞机目标细胞。近年来,研究表明,液从各种各样的细胞来源可以发挥有益作用在急性和慢性肾脏疾病。特别是液来源于间充质干细胞有显著疗效的预防和治疗肾脏疾病在临床前试验。此外,一些封装物质证明对各种疾病起到有益的作用,所以他们已经备受关注。此外,液有广泛的来源,稳定的生物活性和良好的生物相容性和易于储存和运输;这些优势赋予液优越的诊断价值。与液体活检技术的快速发展与液,液的应用在肾脏疾病的快速诊断变得更加突出。综述液的最新发展,包括生物合成过程中,液的分离和鉴定方法系统地总结。 The utilization of exosomes in diagnosis and their positive effects in the repair of kidney dysfunction are discussed, along with the specific mechanisms. This review is expected to be helpful for relevant studies and to provide insight into future applications in clinical practice.
1。介绍
有许多类型的肾脏疾病。根据病因,肾脏疾病可分为初级,二级,先天性疾病。急性肾损伤)产生各种临床表现伴有突然肾脏功能障碍。近20%的住院治疗阿基显示增加资源利用率和糟糕的结果。预后与许多风险因素,包括脓毒症、创伤、糖尿病和老年1,2]。有多个因素占阿基的机制,包括炎症、不平衡异常血流动力学,和过度的生产活性氧(ROS) (3- - - - - -5]。安琪和慢性肾脏疾病(CKD)相互连接。阿基持续病变导致CKD的发展,打破了平衡管周毛细血管之间的微环境,管状细胞和间质细胞。在CKD最明显的特征之一是细胞外基质的沉积和肝纤维化的形成6]。尽管现有的诊断标准(例如,肌酐水平和尿量)和可用性的治疗(例如,透析,保守治疗,和肾移植),肾脏疾病继续对人们的健康构成重大威胁。因此,探索更敏感的生物标志物和更有效的治疗方法仍两个诊断和治疗肾脏疾病的挑战。
细胞外囊泡(EVs)通常分为三类:液,微泡(MVs)和凋亡的身体,在大小不同,起源、密度、释放机制,等等。MVs (100 - 1000 nm)是通过质膜的直接脱落形成的。凋亡的身体(100 - 5000 nm)是由细胞凋亡引起的。液是通过内体系统,形成纳米级囊泡直径在50 - 150纳米(7,8]。是分析蛋白质模式和lipidomes不同液浓缩,MVs即使他们被释放从相同的细胞来源9]。1983年,液在上层的羊网织红细胞(首次发现10]。随着研究的进展,这是表明,液是由多数的分泌的细胞(如间充质干细胞、巨噬细胞和癌细胞)(11- - - - - -13],广泛分布于生物液体(如血浆、尿液、骨髓和羊水)(14- - - - - -16]在信号转导中起到至关重要的作用和病理发展的疾病17,18]。因为液存在于体液,丰富他们开发的策略和增加诊断的可行性和敏感性19]。作为工程液继续进步,许多实验已经进行了改善它们的有效性。许等人产生过度的circAkap7液通过转染circAkap7成脂肪基质细胞。Exosomal circAkap7充当海绵吸收mir - 155 - 5 - p,增强的自噬,降低氧化应激,缓解脑缺血性损伤(20.]。吴等人构建工程液从人类骨骼间充质干细胞(hBMSCs)称为mag-BMSC-Exos。他们发现miR-21-5p表示更高mag-BMSC-Exos和抑制Sprouty 2 (SPRY2)蛋白质和刺激proangiogenesis和proproliferation通路(21]。
许多研究报道治疗液的角色培养细胞的分泌。由于反射的宿主细胞和体液中存在,研究表明潜在的分子与肾脏疾病的诊断和预后有关。本文总结了这些研究,并提供洞察可能使用液。
2。隔离、标识和液的功能
液是脂双分子层组成的生物活性nanovesicles多种蛋白质(如热休克蛋白,tetraspanins,和阿历克斯),脂质(如神经酰胺和胆固醇)和核酸(如DNA、mrna和小分子核糖核酸)。这些生物活性分子部分参与细胞之间的通信和受体细胞的调制22]。传统上用各种方法来隔离液,如顺序超速离心法、超滤、凝胶排阻层析法,immune-affinity捕获和聚合物沉淀(图1)。这些方法依赖于物理、化学和生物学性质(23]。超速离心法很耗时间,设备要求高,没有特异性。但它适合大量样品。比较,超滤是简单、快速和低成本。然而,液将被困和堵塞膜和隔离液仍缺乏特异性。幸运的是,连续过滤是适用于大样本处理24,25]。考虑到每种方法的优点和缺点,有必要结合隔离技术(24]。因为提取的样品没有完全纯粹的,没有完全特定的生物标志物,杨等人提出了一个数学公式来估算液在混合的比例24]。小说技巧也被开发来克服这些缺点23]。李等人是第一批与切向流过滤、隔离液的挑战,克服了数量有限的样本(26]。值得考虑的选择方法根据样本的来源不同而不同。先前的研究发现,微分超速离心法是最常见的方法用于隔离液从尿27]。顺序超速离心法和聚合物沉淀通常用于分离血清液。然而,顺序超速离心法产生更少的粒子,和聚合物沉淀可以引起可溶性蛋白的聚集28,29日]。存储是另一个问题需要考虑。据报道,液降解容易在37°C。因此,它们适合于存储在-80°C,同时也需要尽快使用30.]。
透射电子显微镜(TEM)、纳米粒子跟踪分析(NTA)、流式细胞术(FCM)和免疫印迹(WB)是常见的技术确定浓度、大小和形态(31日]。已经提出各种方法描述液(32]。TEM协助观察液的形状直观和生动。他们的形状是多变的根据周围环境,即是否cup-like或圆形8,33]。然而,仪器昂贵,样品制备的方法是严格的,结果受到主观性的影响(34]。NTA用于测量液的粒径分布和浓度(35]。建立浓度使其方便计算应用液的数量。然而,这种技术并不敏感,整理目标液效率较低,缺乏可重复性。FCM和世行一般用来识别分子表型出现(36,37]。然而,FCM优于的高吞吐量和精确测量的直径和浓度。严格确认液,不同的表达丰度和功能标记应该选择,包括CD9、CD63,研究,阿历克斯,calnexin, Grp94, Tsg101 [36,38]。2018年,延伸等人建立了电动车的隔离和表征[指南32]。然而,仍有很长的路要走标准化的数量和质量的提取液实验研究或临床试验因为不可避免地获得non-EV组成。
许多研究已经发现液参与肿瘤耐药(12),皮肤伤口愈合(39),肝损伤等(40]。EVs的货物被发现以防止细胞死亡,调节免疫反应,维持血管的完整性,促进细胞活性(41]。因此,试图认识不同的电动汽车的潜在机制使我们重要的防止这种进展和寻求解决疾病的方法。
3所示。在肾脏疾病诊断循环液的角色
由于传统的肾损伤不敏感生物标记,先进的生物标志物正在寻求并迅速崛起,如肾损伤molecule-1, beta 2微球蛋白,半胱氨酸蛋白酶抑制物C,中性粒细胞gelatinase-associated lipocalin (NGAL)。然而,研究人员仍在努力分析生物标记数组促进早期诊断和治疗,可能更好的代表(表相关的临床表现和预后1)[42]。血液和尿液是两个现成的样本,可以获得对患者没有侵入性程序和巨大的痛苦。microrna是一种重要的非编码rna的22个核苷酸长度。主要对生物功能通过转录后的水平。表达健康受试者和患者之间的差异可以被应用到诊断和theranostic标记(43]。液的结构保护他们的货物(如microrna circRNA,蛋白质和脂质)从退化和能代表亲代细胞的生理或病理状态。随着方法的发展从体液隔离液,有前途的潜在的生物活性分子利用预测正在开发(14,44]。
3.1。诊断尿液的作用
3.1.1。AKI的诊断
因为循环液很少通过肾小球,大多数的便池液造成肾、膀胱、前列腺器官,这表明其价值预测某种疾病。Sonoda等人建立了缺血/再灌注(I / R)模型,进行了连续观察2周。表明,microrna在液能反映损伤和纤维化状态,如在miR-9a的释放,miR-16, mir - 200 a, mir - 141 (45]。同样,exosomal miR-30c-5p和mir - 192 - 5 - p被证实明显提高在动物模型和患有心血管外科(46]。也发现,水平的提高有机阴离子转运蛋白5 (Oat5)肾功能异常指标在cisplatin-treated Wistar鼠(67年]。sepsis-induced安琪,特定的转录抑制因子激活转录因子3 (ATF3)增加但没有发现non-AKI组(68年]。Awdishu cirrhosis-induced安琪和等人进行了一项调查显示,麦芽糖酶葡糖淀粉酶显著增加尿液(69年]。
3.1.2。慢性肾病的诊断
绝大多数的科学家们分析了多变的小分子核糖核酸使用数据库或配置。糖尿病肾病是一种严重的并发症引起的糖尿病(DM)。利用生物信息学分析的结果,Eissa等人验证了高水平的miR-30a, mir - 133 b, mir - 342在尿液液2型糖尿病肾病(T2DN)患者(50]。使用这些microrna是连接两个肾脏功能和蛋白尿的早期诊断。类似的研究表明,升高mir - 320 c,这影响了TGF -β1信号通路,可以作为一种新的生物标志物来区分微蛋白尿(MIC)所料从正常蛋白尿(48]。积累研究也展示了不同的表达式mir - 192, miR-15b-5p, miR-let-7i-3p, miR-let-7c-5p miR-24-3p miR-27b-3p, TGF -β1在电动汽车51,53,54]。除此之外,多个小分子核糖核酸作为无创性预测一直在探索。miR-19b-3p、miR-15b miR-34a, mir - 150 - 5 - p, mir - 362 - 3 - p, mir - 636, mir - 877 - 3 - p增加尿液从T2DN病人。这是猜测与炎症有关,扩散,并通过调节细胞凋亡通路47,49,52]。政府后晚期糖化终产物(年龄),TGF -β/ Smad3在培养足细胞激活,导致释放exosomal Elf3蛋白质,这是只有在T2DN发现病人(70年]。此外,检测到了C-megalin含量增加尿液也参与调节液的数量(71年]。Uromodulin mRNA在尿EVs也代表肾脏疾病的恶化的严重程度在某种意义上,和霍奇金病的肿瘤1 (WT1) mRNA反映肾小球损伤[72年,73年]。有趣的是,在1型糖尿病肾病(T1DN)大鼠模型,mir - 451 - 5 - p显示相反的趋势在肾组织和尿液和相关保护肾纤维化(55]。尿exosomal microrna改变normoalbuminuric和microalbuminuric糖尿病患者之间反映病变的严重程度。那些microalbuminuric病人表现出增加大量mir - 145和mir - 130 a和减少大量的mir - 155和mir - 42456]。此外,多变的miR-21 miR-29c, mir - 181 a, mir - 200 b, regucalcin蛋白质被观察到在CKD [74年- - - - - -78年]。
3.1.3。在其他肾脏疾病诊断
狼疮肾炎(LN)是一种并发症,结果从系统性红斑狼疮和ESRD的主要危险因素。证据表明,肾小球miR-26a表达小鼠模型和患者高。然而,exosomal miR-26a从尿液显示不同的结果57]。Tangtanatakul等人后来发现miR-let-7a LN的活跃阶段期间明显降低,这可能表明疾病进展(60]。也报道了miR-21, miR-29c, mir - 150与LN的程度。miR-29c水平降低,增加miR-21和mir - 150通过TGF -加速肝纤维化的进展β/ Smad3途径[58,61年]。此外,mir - 146 a与LN的严重程度和活动(59]。应该注意的是,Garcia-Vives等人调查LN患者的预后和临床反应,发现反应患者分泌水平增强mir - 135 b - 5 - p, mir - 107, miR-31-5p尿液。那些microrna抑制低氧诱导因子- 1α(HIF-1α)在肾细胞,它预测更好的恢复,减少炎症(79年]。
多囊肾疾病(PKD)是一种复杂的疾病中常见的常染色体显性遗传PKD的形式。最近的结果发现明显液中的蛋白质成分的变化。的激活G蛋白信号3 (AGS3)参与PKD的病理进程。加强检测到了这种蛋白质含量在PCK老鼠和人类样本(80年]。此外,研究报道,液过多表达envoplakin, villin 1, prominin 1和E1A-stimulated基因的细胞抑制因子1 (CREG1),指示异常形态和增殖的细胞(81年,82年]。Polycystin-1(天池)polycystin-2(天泉)、跨膜蛋白2 (TMEM2) miR-30a-5p, mir - 194 - 5 - p也相关的诊断和监测(62年,83年]。
肾细胞癌(RCC)的发病率明显高于在北美西部,中部、东部和欧洲。碾压混凝土通常是伴随着其他疾病,如高血压、尿路结石和糖尿病。预测这种疾病在症状表型的外观是非常重要的(84年]。一部等人发现mir - 150 - 5 - p水平上升和下降水平mir - 126 - 3 - p的透明细胞RCC的病人。结合mir - 126 - 3 - p, mir - 449 A, miR-34b-5p可以提高诊断的灵敏度(63年]。此外,异常升高聚合酶I和成绩单释放因子(PTRF)被发现在病人的尿液,由EGFR / Akt通路(85年]。更高水平的mir - 204 - 5 - p进展之前发现Xp11.2易位RCC (64年]。
微小病变性)是最常见的疾病导致肾病综合症和特点是podocytopathy。与债券相比,局灶节段性肾小球硬化症(FSGS)患者预后不良展示欲望的生物标记物(86年]。在一个手势向MCD和FSGS之间进行鉴别诊断,研究人员利用米尔概要文件建立的变化miR - 1225 - 5 - p, miR - 1915, miR - 663, miR - 193 a, miR - 155 (65年,87年]。儿童暴露于特发性肾病综合征(NS), mir - 194 - 5 - p和miR-23b-3p被发现是有用的监测尿蛋白水平和反映疾病进展(66年]。Bhayana等人进行了一项调查来预测辐射肾病,mir - 1224水平的增加和miR-21白血病患者使用全身照射(88年]。
3.2。诊断原生质的液囊的作用
等离子是液体活检的另一个来源。血浆的液中存在血液通过货物包装、贩运和宿主细胞分泌物可以作为生物标志物。最近,谢等人血浆和血浆的液囊之间由生物信息学比较的结果,发现不完整的一致性。有趣的是,这是猜测,原生质的液可以参与疾病的发病和进展,作为他们的货物(如miR-22-3p, miR-29b-3p, miR-30e-3p, mir - 143 - 3 - p,和mir - 770 - 5 - p)是重要的途径,如细胞外matrix-receptor交互和粘蛋白type-O-glycan生物合成(89年]。mir - 146 a也涉及监测肾损伤动物模型,顺铂(90年]。背景下被观察到与miR-30水平上升有关,miR-34, mir - 342的病人(65年]。的调查登记的病人疾病的严重程度分类。也表明miR-21可以用来区分间质纤维化(如果)从管状萎缩在更高的成绩91年]。此外,肖等人,迪亚斯等人报道不同级别的mir - 92 a - 1 - 5 - p, mir - 301 - a - 3 - p, mir - 424 - 3 - p, mir - 149 - 3 - p, mir - 1293在RCC患者相对于对照组的血浆的液囊(92年,93年]。
总之,exosomal内容,如蛋白质,microrna,在尿液和血浆脂质可以提前预知疾病的发病和进展得更快。然而,一些挑战阻碍翻译到临床实践。隔离液的方法需要优化和标准化来提高再现性。封装的敏感性和特异性分子需要进一步分析和确认。preanalytical因素也应该考虑和更多的病人需要登记增加结果的准确性和可靠性。利用液诊断预计将有一个光明的未来。
液不仅可以获得从体液,还培养细胞的上清液,包括msc。我们组之前证明提取液的重要作用减轻炎症性肠病(94年),肝脏氧化损伤(95年),和皮肤的损伤96年]。封装提出了物质参与维护再生和体内平衡。值得注意的是,新兴的报告还发现导出液缓解肾损伤保护作用,这意味着可能的新的治疗策略。
4所示。间充质干细胞在肾损伤修复液
msc具有独特的自我更新和分化能力。msc可以从几个来源,包括骨髓(97年),脂肪组织(98年),羊膜、绒毛膜和脐带(99年]。许多试验最近进行调查的有效性和耐受性MSC治疗(One hundred.- - - - - -102年]。液是msc的旁分泌形式优于在安全性和免疫力,他们包括生物活性分子(25]。下面的部分集中在当前的研究进展的使用MSC-derived液对肾损伤修复(表2)。
4.1。保护角色在阿基
以下4.4.1。我/ R-Induced阿基
EVs孤立的条件培养基已被证明是一个重要的中介renoprotection msc。人类沃顿的果冻间充质基质细胞(hWJMSC)提取液,在miR-30丰富,已报告减轻线粒体分裂阻断dynamin-related的激活蛋白1 (DRP1), miR-16和miR-15推测目标CX3CL1减少炎症反应在他们的早期阶段(103年,104年]。此外,液从hucMSCs (hucMSC-Exos)能够有效地加强NRF2 /通路,导致减少丙二醛(MDA)和8-hydroxy-2 - - - - - -脱氧鸟苷(8-OHDG) [105年]。另一组报道,hucMSC-Exos能够提高ERK通路1/2和提升去分化提供肝细胞生长因子(HGF) mRNA [106年]。此外,孤立微泡(MVs)包含液已被证实可抑制ROS的生成通过调节NADPH oxidase-2 (NOX2)蛋白质123年]。值得注意的是,赵等人报道的参与MSC-Exos在维持线粒体功能。正常hucMSC-Exos和鼠标BMMSC-Exos包含线粒体转录因子(TFAM)和线粒体DNA (mtDNA)。这些分子是往返于管状细胞,减轻线粒体功能障碍,减少细胞凋亡和炎症(124年]。最近,曹等人强调的重要角色mir - 125 b - 5 - p在液浓缩。他们发现,粘附分子在液辅助导航受伤区域和mir - 125 b - 5 - p有针对性的p53抑制细胞凋亡,促进管修复(111年]。
此外,液释放hBMSCs也被报道有有益的影响。mir - 199 - 3 - p他们包含目标已被证明作用(Sema3A)和诱导antiapoptosis [3125年]。Prestimulating骨髓msc (BMMSCs)褪黑激素被发现提示更高效的再生(126年]。鼠标BMMSCs已报告运输mir - 233,直接抑制NLR family-pyrin域包含3从生产其保护作用[127年]。这些液已被证明过度表现主题趋化因子受体2 (CCR2),吸收循环CCL2,减弱了广泛的组织炎症引起单核细胞和巨噬细胞117年]。
它也表明,液从人类脂肪间充质干细胞(hADMSCs)能减轻急性损伤甚至慢性移植肾小管病变的Sox9、这是废除当添加抑制剂(112年]。此外,ADMSCs和导出液减轻伤害在活的有机体内比其他类型(128年]。
有趣的是,李等人成功地分离出人类urine-derived干细胞(hUSCs)从新鲜人类尿液。他们证实hUSC-Exos迁移到纳入受伤的小管细胞代替hUSCs。的最高表达exosomal mir - 146 - 5 - p筛选,显示目标interleukin-1 receptor-associated激酶1 (IRAK1)减少氧化应激和减少炎症114年]。在另一项研究中,mir - 216 - 5 - p被发现目标磷酸酶和tensin同族体(PTEN)和凋亡的影响115年]。液从人类羊膜上皮细胞(hAECs)据报道,防止细胞凋亡和炎症,这可能与封装相关蛋白(129年]。几个报告还提供了令人信服的证据,祖细胞在肾小球,肾小管,减轻肾损伤动脉通过旁分泌作用。msc在肾小球(GI-MSCs)似乎减少肾脏损害更有效地通过排序microrna EVs和影响细胞通讯和信号转导119年]。此外,电动汽车从人类placenta-derived msc (hP-MSCs)证明转让mir - 200 - a - 3 - p,激活Keap1-Nrf2通路和展品保护线粒体功能。曹等人追踪与aggregation-induced排放luminogens电动汽车。这种材料进一步证实提供更高的分辨率,更低的背景,和更好的生物相容性116年]。
4.1.2。Toxin-Induced阿基
顺铂是一种用于治疗癌症的化疗方案。由于其对肾脏有害影响,科学家和临床医生寻求可能的方法来扭转这些影响。先前的研究已经证明了相当大的液对顺铂引起的肾毒性的影响。2013年,周等人发现hucMSCs能够修复肾脏损伤通过旁分泌作用有序规范扩散和apoptosis-related通路(107年]。其他人都集中在液之间的特定关系,自噬。已经清楚地表明,hucMSC-Exos能够增强自噬通过抑制mTOR的信号通路,在消极的自噬水平平行(130年]。14-3-3是14-3-3的同种型蛋白质。通过液相色谱/质谱(LC / MS)分析,14-3-3在hucMSC-Exos[丰富39]。考虑到运输的14-3-3通过液,我们也揭示了内在的可能机制和交付14-3-3通过结合ATG16L,导致更大的自噬体的形成前体,增强扩散能力,抗细胞凋亡,有利于生存。自噬流量阻塞抑制剂3-methyladenine (3-MA) [131年,132年]。有趣的是,曹等人集中在三维文化和证明three-dimensional-cultured液从hucMSCs表现在生产方面,浓度和效率(133年]。它也表明,条件媒介从BMMSCs可以修复无序肾脏结构,增强肾功能,减少炎症因素gentamicin-induced阿基(134年]。胰岛素样生长因子- 1受体(IGF-1R) mRNA可以从BMMSCs转移,促进上皮细胞增殖,基因沉默(废除的122年,135年]。
4.1.3。Sepsis-Induced阿基
脓毒症是一种复杂的疾病,感染的特点是异常的反应,是伴随着极其严重的并发症,如多个器官功能障碍和感染性休克。肾脏是特别容易受到败血症。加强hucMSCs在脓毒症的免疫调节能力,歌等人prestimulated interleukin-1β(il - 1β)。他们发现,il - 1β进行预处理msc继续满足msc的基本定义,减轻肾脏的瓦解,肺,肝脏表达下调白细胞介素- 6 (il - 6)和肿瘤坏死因子-α(肿瘤坏死因子-α)。他们还报告说,更多的巨噬细胞转化为M2表型在肺和肝脏组织受到msc预处理。他们因此发现液源自msc包含丰富的mir - 146 a。被转移到巨噬细胞,抑制目标蛋白在转录后的级别和培育M2极化。由于缺少研究肾、外来体mir - 146 a的作用在肾损伤需要进一步说明136年]。我们组最近表明,hucMSC-Exos影响mir - 146 b的表达和有针对性的IRAK1在管状细胞,导致核易位的抑制NF -κB和炎性因子的生产。是否可以检测到罕见mir - 146 b液和exosomal货物影响mir - 146 b在肾脏值得进一步探索108年]。
因为脱乙酰酶sirtuin蛋白1 (SIRT1)细胞内蛋白质参与策划正常的生理过程,很明显,SIRT1在组织蛋白表达是调节与抗细胞凋亡,改善炎症反应的治疗下ADMSC-exosomes [113年]。应该注意的是,一些研究人员健康和效率相比凋亡ADMSC-derived液的循环炎症水平,免疫细胞和存活率。健康ADMSC-derived液优于其他炎症和氧化应激反应的调节137年]。周等人发现液分泌内皮祖细胞(epc)抑制肾脏病理变化相关,mir - 126 - 5 - p和mir - 126 - 3 (122年]。
4.2。在CKD的保护作用
CKD纤维化的形成是一个重要的病理改变。单侧输尿管梗阻(UUO)大鼠模型可以代表在肾间质病变,所以刘等人探讨了保护分子机制的条件培养基(CM)。CM源自hucMSCs报道对抗氧化应激,如果,和细胞凋亡138年]。肾小管上皮细胞发生epithelial-mesenchymal过渡(EMT)据报道,参与肾脏纤维化。EMT期间,上皮细胞切换到间质表型变化和分泌profibrotic因子和细胞因子有利于纤维化的形成(139年,140年]。因此,抑制炎症反应和EMT似乎有利于减缓肝纤维化的发展。收到详细的演示,hucMSC-CM抑制TLR4 / NF -κB信号通路,减少炎症细胞浸润,减少α光滑的肌肉肌动蛋白(αsma),调节钙粘蛋白在大鼠和NRK-52E细胞(109年]。他们的实验室还显示,hucMSC-Exos可以内化成HK-2细胞,可以部分逆转EMT现象引起的草酸和一水草酸钙(141年]。霁等人强调的重要参与Yes-associated蛋白质(笨蛋)在肾纤维化的发展。幸运的是,人们发现hucMSC-Exos酪蛋白激酶1交付δ对照δ),β-transducin repeat-containing蛋白(β-TRCP)降解YAP蛋白表达,这显然antifibrotic影响(110年]。此外,陈等人修改ADMSCs胶质细胞line-derived神经营养因子(GDNF),它有能力增加SIRT1 /以挪士途径,进一步促进血管生成,以及阻力指标纤维化(也许可以防止142年]。目标TGF - miR-let-7c已被证明β1,减轻肾纤维化腺嘌呤和链脲霉素(STZ)诱导动物模型(143年]。最近,这组发现转染miR-let-7c挤进人类BMMSC-Exos和被转移到受损区域对抗不可逆转纤维化(144年]。
DM,系统性的代谢疾病,慢性肾病的另一个常见原因,特点是持续的高血糖。长期高血糖导致连续变化的容器和肾小球。足细胞,肾小球滤过屏障的重要组成部分,一直记录接受不良转换的结构和功能。阐明,exosomal mir - 486从ADMSCs运送至足细胞,抑制Smad1 / mTOR信号通路,提高自噬流量,并有cytoprotective效果(118年]。发现了类似的结果在I型糖尿病鼠BMMSCs STZ诱导的(145年]。2018年,我们小组报告的潜在机制hucMSC-Exos缓解glycometabolic紊乱。我们证明了hucMSC-Exos可以促进葡萄糖转运蛋白4 (GLUT4)的易位增强葡萄糖吸收,激活胰岛素/ AKT通路增加胰岛素敏感性,和改变胰腺癌的质量和数量β肽(146年]。李等人证实,液抑制fibrosis-related蛋白质的沉积和myofibroblast分化转移,以及表达下调PI3K / AKT引发的增殖能力和MAPK信号通路147年]。此外,BMMSC-CM报道具有抗凋亡,antifibrotic,抗炎作用[148年]。
因此,大量的研究表明,一系列的液通过凋亡干细胞免受损伤,抗炎,抗氧化,antifibrotic通路(图2)。研究结果综述也强调exosomal内容的角色。然而,一些问题依然存在:目前尚不清楚最重要的途径,液是否有害,以及如何提高效率。
5。其他细胞衍生在肾损伤修复液
阿基的缺氧是一种常见的原因。在缺氧情况下,液分泌小管上皮细胞(tec) miR-20a-5p丰富,有利于保护线粒体和扩散149年)(表2)。此外,exosomal ATF3 RNA防止侮辱的表达下调单核细胞趋化蛋白1 (MCP1)和衰减炎症反应(150年]。当侦探prestimulated与适当的缺氧状态,通过HIF-1生成更多的电动汽车α/ Rab22 GTPase途径,体现更多renoprotection [151年]。此外,肾近端小管细胞(RPTCs)产生更多的保护液初期遭受缺氧时(152年]。这些结果表明,自适应损伤肾细胞有利于肾脏本身。肾artery-derived血管祖细胞(RAPCs)氧化应激条件能促进内皮细胞的迁移,这是有关增加Robo-1和减少mir - 218在液120年]。新兴证据显示的基本状态,mir - 486 - 5 - p在内皮细胞克隆形成(ECFC)派生液。之前,它已经表明,ECFC-exosomes防止损伤通过他们的科学家之间的交互型趋化因子受体4 (CXCR4)和基质细胞衍生因子(SDF) 1α因此转移mir - 486 - 5 - p (153年]。维纳等人的治疗机制进一步阐述mir - 486 - 5 - p。ECFC-Exos包含明显增加mir - 486 - 5 - p水平,有针对性的PTEN和钢筋Akt通路与肾损伤(121年]。应该注意的是,液从转染巨噬细胞也报告明显好处在I / R损伤(154年,155年]。
最近,画眉山庄等人从尿液分离出EVs aquaporin-1, aquaporin-2,克罗索,证明主机肾细胞。EVs所携带的内容,比如miR-30, mir - 151,克罗索,来到受伤组织,抑制炎症和促进增殖和恢复。然而,这些有益的影响正好相反克罗索蛋白质零老鼠,克罗索蛋白质的基本状态指示(156年]。有趣的是,锅等人后来强调肢体远程缺血预处理的重要性在拯救sepsis-induced AKI。他们发现了骨骼肌细胞和小管上皮细胞之间的通信通过循环。他们报告说,myotube-derived和原生质的液增强HIF-1组成α端依赖miR-21沮丧PDCD / NF -κB、改进的PTEN / Akt信号通路和战斗两组(157年]。
这些结果表明,通过液细胞相互作用和相互联系的微环境。液从肾脏固有细胞,甚至遥远的细胞产生有益的影响促进肾脏再生,这揭示了其他细胞的功能机制,提供了另一种保护策略。
6。工程在肾损伤修复液
尽管液在再生的重要作用,他们有限的有效性仍然需要考虑。提高稳定性和定位能力是制造工程液的两个重要问题。几项研究已经探讨了影响的工程液通过被动和主动加载技术。被动加载包括孵化,主动加载包括电穿孔,挤压,声波降解法,转染158年]。先前的研究表明,相应的配体表达表面液通过使转染宿主细胞,提高定位能力(30.]。值得注意的是,功能性脂质(如聚乙二醇)被注入了液和体现更好的记忆力159年]。除此之外,技术,如bioconjugation,点击化学,和疏水插入也策略修改细胞外囊泡(158年]。证据显示肾脏疾病(图的相当大的地位3)。
治疗阿基药是一种很有前途的战略。已报告BMMSCs孵化与褪黑素生成更多的保护液在I / R-induced阿基(126年]。在脓毒性休克的研究、太阳等人准备curcumin-loaded液通过coincubating姜黄素EL-4-cell-derived液。姜黄素的混合物克服了缺点,即疏水性,不稳定,和低生物利用度。他们报告说,工程液表现出明显的抗炎能力和长期维护姜黄素生物活性(160年]。在另一项研究中,地塞米松(DEX)和糖皮质激素受体的MVs打包在孵化后巨噬细胞和挤压。整合素被发现MVs表示,负责目标肾脏。传统的糖皮质激素治疗相比,工程MVs边缘的敏感性,有效性和安全性(161年]。此外,孵化也改变液的生物活性物质。Yoon等人刺激ADMSCs从健康人使用褪黑激素。他们证明了刺激液抑制衰老,保护线粒体功能,增强扩散的ADMSCs CKD患者。mir - 4516和细胞的朊蛋白(PrPC)被发现参与再生162年]。
转染也是一个策略编辑的内容液(150年,154年]。唐等人获得抗炎和工程液使转染的M2巨噬细胞il - 10质粒。他们发现大量的il - 10加载到液,特别是敏捷的管理。液保持其生物活性和促进了白介素的目标,抑制mTOR信号,诱导M2极化,促进再生一个缺血性模型(154年]。在另一项研究中,miR-let-7c通过慢病毒转染到hBMMSCs。是验证液转移到上皮细胞和表达下调fibrosis-related TGF -等指标β1,αsma,胶原IV (144年]。
Tapparo等人改变microrna的内容(miR-10a, mir - 127和mir - 486)通过电穿孔和相应隔离液。值得注意的是,他们发现这些工程液在低剂量更有效,和超表达proregenerative microrna并不是完全有益的155年]。
生化材料也被用来促进治疗效果。有趣的是,张等人产生了水凝胶含RGD肽(Arg-Gly-Asp)。RGD,整合素、电动汽车和生物素形成的相互作用网络。EVs功能,RGD增加了亲和力,水凝胶持续保持稳定。从力学上看,EVs hP-MSCs被发现含有高水平的miR-let-7a-5p,针对性的半胱天冬酶3和RragD减少细胞凋亡,促进自噬(163年]。同样,胶原基质的应用也显示对保留有益的影响,并通过抑制内质网应激hP-MSCs-EVs减少肾损伤(164年]。
由于低产液或电动汽车,一些研究人员集中在nanovesicles的功能(NVs)。神是通过连续挤压hBMMSCs生成的。细菌外膜囊泡的影响下,NVs据报道政府为了减轻细胞激素风暴和增加的媒体和血清il - 10水平(165年]。
工程液确实显示支持对肾损伤的影响,甚至在某种程度上比其他液(表3)。值得加载其他保护分子,将它们与其他粒子或生物材料。工程液是一个新兴的研究领域之间医学和材料科学与应用前景。
7所示。结论和前景
总之,由于新颖生物活性标记的探索和追求的无创性诊断、货物封装在液已经获得相当大的研究关注的能力促进早期诊断和治疗,尽快缓解疼痛。许多研究也证实,液确实有再生的影响。然而,临床治疗应用液在肾脏疾病仍然缺乏。
应该注意的是,液也扮演一个重要角色在肾损伤的病理过程,穿梭于从一个细胞到另一个地方。这种现象我们可以合理的预防和治疗严重伤害通过抑制穿梭或表达下调的不良分子(47,166年- - - - - -173年]。
也有不少的问题,阻碍了从实验室研究到临床应用发展。必须高效、快速分离方法来满足病人的大量标本。也需要精心挑选的方法。不同的分离策略最适合不同的采样资源(27]。此外,越来越多的技术应用于提高液的特异性。纯度是必须考虑的一个重要挑战。到目前为止,coisolated污染物不可避免地存在于液。值得考虑如何选择和最好的方法来完成高纯度和低污染,如蛋白质和脂类。也表明,纯度可以测量通过计算比率,如蛋白质:粒子和蛋白质比例:脂质比(32]。迫切需要建立量化和评估的标准液,包括宿主细胞的条件和能力测试。值得注意的是,基础和临床研究的目的是不同的。甚至一些non-EV组件显示积极的治疗效果(174年]。
此外,生产规模尚不充分,这意味着额外的要求,提高细胞培养协议,小说隔离方法和工程液(133年,144年]。这些都是为了增加产品的数量和改善其功能的作用。刺激msc与生物玻璃离子产品被发现分泌更多的液和影响的内容。增加水平的mir - 1290和减少mir - 342 - 5 - p已经被证明能够促进血管化175年]。多种技术被用来以直接或间接方式修改液。直接的方法包括加载分子如蛋白质、药物,信使rna分离液。同样,间接的方法也被用来转化细胞和收集相应的液之后(176年]。工程、液携带治疗性物质在不损害的内在属性(177年]。有趣的是,周等人产生了dual-delivery生物系统在BMMSC-Exos通过电穿孔galectin-9核和铂前体药物的漩涡。它已经证明了改性液显示抑制M2-like巨噬细胞的能力,CRT / HMGB1 / ATP激活表达,诱导先天和适应性的抗肿瘤免疫反应。这说明一个可能的治疗黑色素瘤和有前途的战略。然而,工程液仍在探索阶段,还不知道这对某些模型转换是最有效的(178年]。
此外,生物起源和原料液不完全理解他们的复杂和长期的角色也不179年]。Exosomal生物标志物的疾病仍然是有限的在实验室里,和他们的参考范围尚未确立,这表明他们的诊断标准是不成熟的。的敏感性和特异性指标需要更准确地检测并确认(93年]。通过我们的不懈努力,我们希望能促进组织再生液的改进,有效地缓解临床症状。液将一颗明亮的星星在未来疾病的检测和治疗。
缩写
| 阿基: | 急性肾损伤 |
| 肾小球滤过率(GFR): | 肾小球滤过率 |
| KIM-1: | 肾损伤marker-1 |
| NGAL: | 中性粒细胞gelatinase-associated lipocalin |
| ROS: | 活性氧 |
| CKD: | 慢性肾脏疾病 |
| 迹象: | 终末期肾脏疾病 |
| 电动汽车: | 细胞外囊泡 |
| hBMSCs: | 人类的骨骼间充质干细胞 |
| SPRY2: | Sprouty 2 |
| MVs: | 微泡 |
| ILVs: | 管腔内的囊泡 |
| hucMSCs: | 人脐带间充质干细胞 |
| 透射电镜: | 透射电子显微镜法 |
| NTA: | 纳米粒子跟踪分析 |
| FCM: | 流式细胞术 |
| 白平衡: | 西方墨点法 |
| 挂钩: | 疏水聚乙二醇 |
| 我/ R: | 缺血/再灌注 |
| Oat5: | 有机阴离子转运蛋白5 |
| ATF3: | 激活转录因子3 |
| MGAM: | 麦芽糖酶葡糖淀粉酶 |
| C-megalin: | 全身megalin |
| 糖尿病: | 糖尿病 |
| T2DN: | 2型糖尿病肾病 |
| 麦克风: | 微蛋白尿 |
| 年龄: | 晚期糖化终产物 |
| WT1: | 要肿瘤1 |
| T1DN: | 1型糖尿病肾病 |
| LN: | 狼疮肾炎 |
| HIF-1α: | 低氧诱导因子- 1α |
| PKD: | 多囊肾疾病 |
| AGS3: | 激活G蛋白信号3 |
| CREG1: | E1A-stimulated基因的细胞抑制因子1 |
| 天池: | Polycystin-1 |
| 天泉: | Polycystin-2 |
| TMEM2: | 跨膜蛋白2 |
| 碾压混凝土: | 肾细胞癌 |
| PTRF: | 记录释放因子 |
| 背景: | 微小病变性肾病 |
| FSGS: | 局灶性节段性肾小球硬化症 |
| NS: | 肾病综合症 |
| 如果: | 间质纤维化 |
| Cd: | 镉 |
| msc: | 间充质干细胞 |
| hWJMSCs: | 人类沃顿果冻间充质基质细胞 |
| DRP1: | Dynamin-related蛋白1 |
| MDA: | 丙二醛 |
| 8-OHDG: | 8-Hydroxy-2 - - - - - -脱氧鸟苷 |
| HGF: | 肝细胞生长因子 |
| NOX2: | NADPH oxidase-2蛋白质 |
| TFAM: | 线粒体转录因子的 |
| mtDNA: | 线粒体DNA |
| 3:某 | 3作用 |
| CCR2: | 主题趋化因子受体2 |
| hADMSCs: | 人类脂肪间充质干细胞 |
| hUSCs: | 人类urine-derived干细胞 |
| mucMSCs: | 鼠标脐带间充质干细胞 |
| IRAK1: | Interleukin-1 receptor-associated激酶1 |
| PTEN: | 磷酸酶和tensin同族体 |
| hAECs: | 人羊膜上皮细胞 |
| GI-MSCs: | msc在肾小球 |
| hP-MSCs: | 人类placenta-derived msc |
| 3-MA: | 3-Methyladenine |
| il - 1β: | Interleukin-1β |
| il - 6: | 白细胞介素- 6 |
| 肿瘤坏死因子-α: | 肿瘤坏死因子-α |
| SIRT1: | Sirtuin蛋白1 |
| 内皮祖细胞: | 内皮祖细胞 |
| UUO: | 单侧输尿管梗阻 |
| CM: | 条件中 |
| αsma: | α光滑的肌肉肌动蛋白 |
| 笨蛋: | Yes-associated蛋白质 |
| 对照δ: | 酪蛋白激酶1δ |
| β-TRCP: | β-Transducin repeat-containing蛋白质 |
| GDNF: | 神经胶质细胞line-derived神经营养因子 |
| STZ: | 链脲霉素 |
| GLUT4: | 葡萄糖转运蛋白4 |
| 侦探: | 管状上皮细胞 |
| MCP1: | 单核细胞趋化蛋白1 |
| RPTCs: | 肾近端小管细胞 |
| RAPCs: | 肾artery-derived血管祖细胞 |
| ECFC: | 内皮细胞集落形成细胞 |
| 趋化因子受体CXCR4: | 科学家趋化因子受体类型4 |
| CCL2: | 碳碳图案配体2 |
| 自卫队: | 基质细胞衍生因子 |
| 敏捷: | 地塞米松 |
| mTOR: | 哺乳动物雷帕霉素靶 |
| 神: | Nanovesicles |
| NF -κB: | 核因子-κB |
| 嘘: | 声波刺猬 |
| SOCS-1: | 抑制细胞因子信号1 |
| TGF -β1: | 转化生长因子-β1 |
| EMT: | Epithelial-mesenchymal过渡 |
| PI3K: | 磷酸肌醇3激酶 |
| 一种蛋白激酶: | 蛋白激酶B |
| Nrf2: | 核因子E2-related因子2 |
| 兵: | Extracellular-signal-related激酶 |
| 中电控股: | 盲肠的结扎和穿刺 |
| TLR4: | toll样受体4 |
| PI3K: | 磷酸肌醇3激酶 |
| 年龄: | 晚期糖化终产物 |
| PrPC: | 细胞的朊蛋白。 |
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
金和沛沛吴贡献同样这项工作。
确认
这项工作得到了国家自然科学基金(81871496),江苏省科研创新项目(KYCX21_3404),镇江高技术研究重点实验室在液基础和转换应用程序(格兰特SS2018003)和项目优先资助的学术程序开发江苏高等教育机构(第三阶段)。