外泌体是细胞分泌的直径约为40~100 nm的大小均一的囊泡小体。微粒是细胞分泌的直径约为100~1000 nm的大小不一的囊泡小体。两者都广泛存在于外周血、尿液、唾液、腹水、羊水、脑脊液等体液中，包含多种蛋白质、RNA等生物分子，参与细胞间的信息传递和物质交换，在生理和病理过程中有着重要作用。外泌体能作为物质运输的载体对疾病进行靶向治疗，而微粒可以作为一种新型的生物标记物对疾病作出早期诊断并指导预后。中枢神经系统疾病因其复杂性和难预测性，一直在早期诊断和治疗效果方面有所不足。本文通过比较外泌体与微粒的特异性及对两者在中枢神经系统中的主要作用及机制进行论述，以期探讨中枢神经系统疾病的新型诊疗手段。
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外泌体是20世纪80年代末在网织红细胞培养中首次被发现的一种纳米级的膜性微囊泡，直径约为40~100 nm，具有脂质双分子层结构，富含胆固醇和鞘磷脂。外泌体来源广泛，几乎所有细胞都可分泌外泌体，并于外周血、尿液、唾液、腹水、羊水、脑脊液等体液中均可检测到。相对于微粒，外泌体的大小及形态更加均一，并且组成成分更加稳定[1]。外泌体的释放机制有3种：依赖转运必需内体分选复合物(endosomal sorting complex required for transport，ESCRT)途径、非依赖ESCRT途径以及溶血凝脂酸(lysobisphosphatidic acid，LPA)途径[2]。前2种释放机制是在细胞内形成外泌体后，细胞膜向内突出形成多腔的小囊泡即多囊泡体(multivesicular bodies，MVBs)，然后MVBs与细胞膜融合将外泌体释放到细胞外[3]；第3种释放机制是在非神经元细胞中观察到的，其是由细胞膜直接通过外排作用排出，但其同样依赖ESCRT的活动。外泌体包含了多种细胞间交流所必需的蛋白质、RNA等生物分子。虽然不同细胞来源的外泌体蛋白组成存在一定差异，但是几乎所有的外泌体都含有膜转运和融合蛋白、热休克蛋白和四跨膜蛋白[4]。外泌体内的RNA包括microRNA、mRNA和非编码RNA等。MicroRNA不仅是遗传信息的调控因子，也是细胞间交流的活性因子及疾病的生物标志物，是外泌体发挥生物作用的重要成分。外泌体的功能取决于其来源细胞和生长环境，并在人体生理状态和病理生理状态中都有着重要的作用，包括免疫应答、血管新生、炎症反应及神经再生等。外泌体最基本的分离方法是超速离心法，另外可以使用超滤法得到纯度更高的外泌体，其耗时短且不需要特殊装置。然而，可惜的是，在体液和细胞培养基中包含着与外泌体大小相似的小囊泡结构，如微粒和凋亡小体。因此，应用上述方法虽然能够获得富含外泌体的标本，但得到的外泌体纯度却相对较低。最近有报道使用ExoQuick改良法提取人血清外泌体，这种方法能够更好地去除无用的蛋白质和其他小分子以确保外泌体的纯度[5]。
微粒是由细胞分泌的直径约为100~1000 nm的小囊泡，具有脂质双分子层结构，富含胆固醇和磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine，PS)。微粒同样存在于几乎所有细胞中，其起源部位是细胞膜。微粒的释放是细胞膜两侧磷脂的重新分布以及细胞膜骨架水解的结果：静息状态下，真核细胞膜双分子层的磷脂分布不均衡，外侧富含磷脂酰胆碱和鞘磷脂，内侧多为PS和磷脂酰乙醇胺[6]；当细胞受到激活或凋亡因素刺激时，钙离子内流增加，外翻酶介导PS外翻，混杂酶促进磷脂向低浓度侧流动，同时抑制内翻酶的活动，从而使细胞膜双分子层的不对称分布消失，促使细胞膜通过外排作用释放微粒[7]。简而言之，即当细胞受到刺激时，细胞膜直接通过外排作用释放微粒到细胞外，并根据其来源细胞和所受刺激的不同，分泌的微粒形态大小不一，组成成分也不尽相同[1]。很长一段时间以来，微粒一直被认为是细胞分泌的没有任何生物学功能的副产物。然而，近期一系列研究表明微粒是作为一种运载体来发挥作用的，尤其是在免疫应答和促进凝血方面有着重要意义，参与到许多疾病的发生发展过程中，如凝血障碍疾病、肿瘤及中枢神经系统疾病等。微粒同样也有多种提取方法，包括离心法、流式细胞术、质谱分析、ELISA法、RT-PCR等技术。离心法是最基本的分离方法，但会残留一些小细胞结构和碎片从而影响微粒的纯度。流式细胞术是微粒定性、定量提取最常用的方法之一，先进的流式细胞术能够根据生物分子的特征及表面的生物标记物来计数、分离并提取纯度较高的微粒[8]。
外泌体与微粒在形态学、功能学、释放机制及分离方法方面各有异同，具体内容见表1。
外泌体与微粒的特异性比较
Comparison of exosomes and microparticles specificities
外泌体与微粒的特异性比较
Comparison of exosomes and microparticles specificities
| 项目 | 外泌体 | 微粒 |
|---|---|---|
| 来源及产生方式 | 多囊泡体；先形成多囊泡体后与细胞膜融合分泌 | 细胞膜；细胞膜通过外排作用直接分泌 |
| 释放机制 | 依赖、非依赖转运必需内体分选复合物途径及溶血凝脂酸途径 | 细胞膜两侧磷脂的重新分布以及细胞膜骨架水解 |
| 物理特点 | 直径40~100 nm；脂质双分子层膜结构；内含蛋白质、RNA等生物分子 | 直径100~1000 nm；脂质双分子层膜结构；内含蛋白质、RNA等生物分子 |
| 分离检测方法 | 超速离心、差速离心、超滤、流式细胞术、体积排阻色谱法、ELISA、透射电子显微镜、Western blotting | 超速离心、超滤、流式细胞术、质谱分析、ELISA、RT-PCR、荧光显微镜、透射电子显微镜、纳米粒子跟踪分析 |
| 已经确认的生物功能 | 细胞间交流、物质运输及稳态维持；免疫应答；炎症反应；促进/抑制肿瘤生长；血管新生；神经修复 | 细胞间交流、物质运输及稳态维持；免疫应答；炎症反应；促进肿瘤生长；促进凝血；神经损伤 |
