胞外囊泡最早是在網織紅細胞成熟過程中，作為去除轉鐵蛋白的機制而被發現的。在隨后的幾十年中，不同細胞分泌的各類囊泡相繼被發現，如Ectosome、Microvesicles、Exosomes、Microparticles、ApoptoticBodies，以及其他一些細胞在不同生理環境和不同刺激下分泌的囊泡。由于許多文獻中容易將不同的細胞外囊泡混淆，現將其進行簡單的區分：Microvesicles（100～1000nm）比Exosomes大，通過細胞膜向外萌出將其釋放到細胞外；Exosomes（30～100nm），其產生是更為復雜的核內體向內萌出；而凋亡小體（＞1μm）的直徑遠遠比前兩者要大得多。Microvesicles和Exosomes的生物起源、轉運、所含物質以及他們的生物學作用取決于細胞類型和刺激形式。Exosomes包含有特殊蛋白質、脂質和核酸物質，這些特殊的物質也決定了其特殊的生物學功能。最近Exosomes在病原體感染領域受到了廣泛關注，研究表明其具有抗原遞呈、細胞間通訊、免疫調節、臨床治療等作用。本文主要對病原體感染中，Exosomes的產生、形態學特征、生物學功能以及潛在的臨床應用進行闡述。

1、Exosomes的產生及其形態學特征

Exosomes直徑為30～100nm，是細胞在沒有凋亡和壞死的情況下，通過核內體向內萌出，形成多泡體（multivesicularbody，MVB），并以胞吐形式釋放到細胞外的膜性囊泡。Exosomes可以由多種細胞產生，目前已從一些生理性體液以及細胞或病原體的培養液中獲得，例如，尿液、血漿、瘧原蟲感染紅細胞的培養液。通過1．13～1．19g／ml的蔗糖濃縮和100000g以上的離心可以將其沉淀出來。

不同來源的Exosomes有其共有的蛋白質，如微管蛋白、肌動蛋白、肌動蛋白結合蛋白（actin－bindingprotein，ABP）、熱休克蛋白hsc70、膜蛋白、MHCⅠ和Ⅱ類分子等。除此之外，因其細胞來源及刺激方式的不同而具有不同蛋白質，這些蛋白質與Exosomes的轉運，信號傳遞，調節作用有關。研究表明，在各種病原體感染中，Exosomes包含有病原體的排泄、分泌蛋白。例如在瘧原蟲感染中，Exosomes可攜帶瘧原蟲抗原，誘導宿主產生抗體，調節免疫反應；在利什曼蟲感染中，Exosomes含有糖酵解酶，有助于寄生蟲在宿主內的存活及播散。Exosomes除含有病原體分泌、外排的蛋白外，也因宿主的不同而包含有特殊的宿主的蛋白。例如，隱孢子蟲感染中產生的Exosomes，含有來源于宿主細胞抗菌肽；肝片吸蟲感染產生的Exosomes，含有CD19和IgA的重鏈恒定區。

與蛋白質類似，Exosomes因病原體和宿主的不同而具有不同的核酸物質，如編碼或非編碼RNA，染色體和質粒DNA，轉座子RNA等。自從發現Exosomes中含有miRNA后，Exosomes被認為是“miRNA運輸載體”。Exosomes的mRNA和miRNA被釋放到體液中后，可以穩定的存在并免遭RNA水解酶的消化，這取決于脂質膜的保護作用。

研究證明miRNA參與基因組轉錄后水平的調節，在細胞增殖、分化、成熟、免疫穩態的維持等方面有重要調控作用，因此我們設想Exosomes所攜帶的miRNA被靶細胞或病原體攝取之后可能起著一定的調控作用；Exosomes也可攜帶質粒DNA，把瘧原蟲抗藥株的抗藥性轉移到非抗藥株胞內，使非抗藥株也具備相同的抗藥性，用GFP質粒進行試驗也得到了同樣的結果?？傊?，Exosomes攜帶的miRNA以及其他調節性核酸物質（如調節性mRNA，質粒DNA等）可能在宿主和病原體之間的信號交流中起到重要的調節作用。

Exosomes的脂質成分基本包括：磷脂酰膽堿（PC）、膽固醇（Chol）、神經鞘磷脂（SM）、神經節苷脂（GM3）、磷脂酰乙醇胺（PE）等。但Exosomes的脂質種類及含量比例因細胞種類和病原體種類的不同而不同。由于脂質成分的存在，Exosomes可以免遭外界環境的干擾，對Exosomes內容物的保存及穩定性起到重要的作用。其保護機制有待進一步探究。

2、Exosomes的生物學功能

2．1Exosomes在病原體感染中的毒力因子運輸

在病原體感染過程中，比起毒力因子的簡單播散，Exosomes把毒力因子包裹在其中可以更好的作用于宿主細胞。

到目前為止，已經在真核細胞病原體分泌的囊泡中發現了300種以上蛋白質。對這些蛋白質進行蛋白質組學分析，發現其主要是熱休克蛋白（70、90、60和100）以及與毒力相關的超氧化物歧化酶等。在新型隱球菌分泌的Exosomes中含有具有毒力因子的特殊化合物，包括漆酶、脲酶、葡萄糖神經酰胺、莢膜酸性多糖；在利什曼蟲分泌的Exosomes中發現了毒力因子EF－1a和二磷酸果糖酶。

另外，新型隱球菌分泌的Exosomes包含有Hmp1，Hmp1是一種可以粘附靶細胞的跨膜蛋白，利什曼蟲分泌的Exosomes也被證明含有膜毒力因子，例如膜結合性酸性磷酸酶（SAcP），以及金屬蛋白酶GP63。GP63具有許多免疫調節特性，包括激活宿主的負性調節通路，直接調節宿主信號，抑制補體等。利什曼蟲分泌的Exosomes也包含基體膜蛋白11，是T細胞抗原，被證明其具有免疫抑制特性?？耸襄F蟲分泌的Exosomes，其蛋白質與利什曼蟲的類似。已證實錐蟲分泌的Exosomes表面含有a－半乳糖復合物和糖蛋白gp85／TS。這些組成與病原體粘附宿主細胞有關，在囊泡定位時起到了相應的作用。

從一些列的研究中可以清楚的看出，真核病原體分泌的Exosomes，其表面和內部都具有免疫調節物質。但是這些物質的具體調控功能還有待進一步的研究。

2．2Exosomes運輸感染性病原體Exosomes的生物起源和釋放

隨著病原體的進化而改變，這為病原體逃離宿主的免疫應答提供了逃逸機制。逆轉錄病毒和Exosomes的生物起源之間的進化關系已經被證實。對逆轉錄病毒的研究揭示了其借助Exosomes結合到細胞表面的機制。囊泡是HIV在人巨噬細胞內累積的主要形式，并且病毒的釋放標志在Exosomes中很常見。然而盡管HIV粒子和Exosomes有相似的組成，但其起源可能不同。朊病毒可以引起人和動物的神經退行性疾病，新的研究發現Exosomes可以傳播朊病毒的獨特作用，并且朊病毒蛋白和其PrPc以及PRPsc可以被運送到MVBs并由Exosomes釋放。

2．3Exosomes的免疫調控作用

最近的研究著眼于在感染過程中，對免疫反應控制的實質性了解，以及病原體是怎樣逃逸免疫應答的?，F已經清楚，這些固有的效應機制起源于特定的微生物檢測模式，這種模式有助于免疫應答。這些微生物特征被命名為病原相關分子模式（PAMPs），并能夠被宿主的模式識別受體識別。因此，由病原體釋放并表達于其表面的PAMPs起到刺激免疫的重要作用。就性質而言細胞內的病原體其暴露在免疫系統中的情況遠比細胞間的病原體要低，其中一方面的原因就是PAMPs暴露情況的局限性。我們猜測在感染過程中有病原體釋放的Exosomes可以將更多的PAMPs暴露在免疫系統中，從而有效的刺激免疫反應，例如Beatty等證明了分枝桿菌細胞壁成分通過Exosomes從被感染的細胞內轉運出來。通過密度梯度電泳分析，受感染的細胞通過晚期內體、溶酶體、MVBs釋放分枝桿菌脂質。對鳥結核分枝桿菌的研究也發現了巨噬細胞類似的釋放GPL。再者，這些研究表明分枝桿菌的PAMPs不僅僅是局限于感染細胞內，也可以被運輸到臨近的細胞。這些結果提出了一個關于分支桿菌成分分泌機制的重要問題。

Beatty等首先證實了包含有分枝桿菌成分的Exosomes的大小。另外，有實驗證明分枝桿菌的成分包括GPL、LAM、PIM、海藻糖二霉菌酸酯和酚糖脂，這些物質都可以通過受感染的巨噬細胞以Exosomes釋放，并且這些Exosomes可以被周圍未感染的細胞捕獲。有趣的是，這些脂質被未感染的巨噬細胞捕獲之后可以引發促炎反應，例如PIM2可以引發TNF-α、吞噬體1、IFN-γ等的產生。最近的研究發現分支桿菌感染的細胞產生的Exosomes可誘發促炎反應，其效果同TNF-α、RANTES、一氧化氮合成酶（iNOS）所誘發的一樣（圖1）。這些應答的產生取決于Toll樣受體的銜接分子MyD88。已有研究發現結核分支桿菌感染時巨噬細胞產生的Exosomes包含有19×103Mr的脂質的蛋白，可以結合TLR2受體，誘導IL-12p40的產生。再者，隱孢子蟲感染的膽管和腸上皮細胞分泌的Exosomes可以激活TLR4／IKK2受體，Exosomes包含有上皮細胞起源的抗菌片段抗菌肽37和防御素2，Exosomes釋放后其可以直接結合到隱孢子蟲的表面，在體外和體內抑制隱孢子蟲的活性。研究表明，受鼠瘧原蟲的紅細胞分泌的Exosomes攜帶瘧原蟲抗原，如CPGODN1826等，可以誘導體內IgG2a和IgG2b的產生，進而增強機體抵抗力。

在病原體感染中，宿主一方面通過激發各種各樣的途徑來抑制病原體的存活及增強自身的抗感染能力，如前所述通過Exosomes的激發促炎反應以及產生抗體殺滅病原體。另一方面病原體也進化出許多條途徑來支持自身的播散、生存和擴增，例如建立新的細胞通路以利于入侵不同的宿主，建立不同的免疫逃逸策略，包括：改變宿主的抗原，建立自身耐受性，功能性免疫失活，免疫抑制，寄生蟲多肽和宿主抗原之間的分子模擬，從宿主細胞獲得唾液酸結構域，以及病原體甲基轉移酶調控抗原變化等。Exosomes的產生涉及以上許多過程。胞內病原體和寄生蟲引起的感染往往是慢性的，并能引起病原體對宿主免疫反應的重大調節，病原體感染過程中產生的Exosomes參與了免疫調節過程。最近的研究發現3D7和CS2惡性瘧原蟲株系感染紅細胞后產生Exosomes可以攜帶30多種瘧原蟲蛋白，其中分子模擬宿主蛋白可能是瘧原蟲在感染過程中進行免疫調控的途徑之一，已被證實的蛋白包括紅細胞結合蛋白1、紅細胞結合蛋白2、紅細胞結合蛋白3和階段性肝抗原等。從宿主獲得核酸序列和蛋白質結構域序列可以發生于病原體—宿主共存的不同時期，Exosomes可能在分子交換中起到了重要的作用。因此對病原體來源的Exosomes相關蛋白進行分析將有助于了解其在感染性疾病中的免疫功能。

2．4Exosomes介導病原體—宿主之間的相互作用

最近不斷有文獻證明病原體通過釋放Exosomes來和宿主細胞之間進行通訊。例如利什曼蟲通過結合CR3和甘露糖受體激活吞噬作用，類似的也可以通過受體———配體的相互作用介導Exosomes的吞噬。

在惡性瘧原蟲感染的紅細胞中，瘧原蟲可以通過Exosomes進行基因的傳遞，從而使瘧原蟲從耐藥株獲得耐藥性；另一方面Exosomes可以促進瘧原蟲向有性形式分化。因此認為Exosomes可以介導細胞間交流和促進瘧原蟲的在宿主中的擴增和傳播。除此之外，發現還有許多病原體分泌Exosomes可以介導病原體———宿主之間的相互作用，如表1所示。

Exosomes不僅可以轉運蛋白質和脂質，也可以轉運核酸物質，因此我們假設其可作為病原體———宿主之間傳遞基因信息的重要機制。研究卵巢濾泡發現卵泡液和顆粒細胞之間的Exosomes介導細胞間的交流涉及到miRNA；再者，Ronquist等發現起源于前列腺的Exosomes可以攜帶染色體DNA片段運送到精子。因此基于以下幾點，我們認為Exosomes介導的病原體———宿主之間的相互作用涉及到水平基因轉移：Exosomes具有轉移DNA在內的核酸物質的能力；Exosomes保護和傳送遺傳物質到不同的器官；Exosomes傳送其內容物到不同組織和器官。

2．5Exosomes的臨床運用及疫苗制備

Viaud證實了樹突狀細胞來源的Exosomes可誘導免疫反應的產生，例如黑色素瘤和非小細胞肺癌患者。配上一定的免疫佐劑和絲裂原，Exosomes可以作為新的免疫治療途徑。類似的，在病原體感染中Exosomes也可以作為免疫治療的新途徑。如，在弓形蟲感染的樹突狀細胞分泌的Exosomes運送到脾臟后，激活Th1調節的弓形蟲特異性免疫反應，從而提高抗感染能力。因此可以有望通過體外注射Exosomes來抵抗弓形蟲感染。又如，用瘧原蟲感染產生的Exosomes免疫小鼠可以誘導小鼠IgG的產生，該IgG可以特異性識別瘧原蟲，用致死量的鼠瘧原蟲感染被Exosomes免疫過的小鼠，發現存活率明顯高于對照組，并且促進了網織紅細胞的增多。布氏錐蟲分泌MVs抑制宿主樹突狀細胞的成熟淋巴細胞同種異體反應，從而導致了錐蟲耐受性的產生。Exosomes也被用來做鏈球菌感染的評估，肺炎鏈球菌疫苗的免疫特性主要取決于肺炎鏈球菌莢膜多糖，莢膜多糖誘導骨髓來源的DC細胞產生的Exosomes免疫后可以產生IgG3。

綜上所述，病原體或宿主細胞釋放的Exosomes，一方面在感染性疾病的診斷和預后中具有重要的作用；另一方面，因其在免疫調節方面的特殊生物學功能，為將來抗感染免疫中疫苗的開發提供新的思路。

3、結語

Exosomes自發現以來，已證實許多細胞可以分泌，如網織紅細胞、腫瘤細胞、神經元細胞、小膠質細胞等。Exosomes是由蛋白質，核酸物質，脂質組成，不同的組成成分決定了Exosomes的特殊生物學功能。在病原體感染過程中，許多病原體及宿主細胞均可分泌Exosomes，其具有毒力因子的運輸、傳播感染性病原體、免疫調節、介導病原體———宿主之間的相互作用等重要的生物學功能。因此，對病原體感染過程中Exosomes的組成、結構及其生物學功能進行研究，可以進一步了解感染過程中病原體與宿主之間的相互作用機制、促炎及抗炎機制、免疫的正性調控和負性調控機制等。

目前，臨床治療病原體的感染主要集中于抗生素的應用，長期使用抗生素使得大量耐藥株的出現，導致病原體感染的治療日益困難。因此，Exosomes這種易于操作、調控、具有抗原呈遞功能及免疫調節功能的亞細胞成分，一方面，為病原體感染中的臨床診斷和疫苗的開發提供了新的思路；另一方面，可以考慮將Exosomes做為藥物載體和生物標記用于臨床治療和生物研究。雖然近年來Exosomes的研究受到了廣泛關注，但主要集中在網織紅細胞、腫瘤細胞、吞噬細胞等方面。在病原體感染方面的研究相對較少，領域相對較窄，只是集中于瘧原蟲、HIV、隱孢子蟲等常見病原體的研究。而許多病原體在這方面還存在空白，有待于進一步的探索。