外泌体来源mtDNA通过PKCδ诱导线粒体功能障碍破坏内皮屏障并加速脓毒症进展

《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects》：Exosome-derived mtDNA disrupts endothelial barrier integrity and accelerates sepsis progression by inducing mitochondrial dysfunction through the PKCδ gene

本文揭示脓毒症患者外泌体线粒体DNA（mtDNA）通过激活蛋白激酶Cδ（PKCδ）诱导线粒体功能障碍（如膜电位降低、活性氧ROS增加），进而破坏内皮屏障完整性的新机制。该研究为脓毒症靶向治疗提供了潜在干预靶点。

　　

Highlight

循环mtDNA在脓毒症患者中通过外泌体传递

为了研究外泌体是否参与脓毒症患者循环mtDNA的传递，我们首先通过蛋白质印迹分析检测了外泌体标志物CD81和CD63的表达。结果显示，这些标志蛋白在脓毒症患者血清来源的外泌体中显著上调（图1A）。透射电子显微镜进一步证实了这些外泌体的形态特征（图1B），而纳米颗粒跟踪分析（NTA）表明外泌体的中位粒径约为120纳米（图1C）。随后，我们检测了脓毒症患者血清外泌体中mtDNA标志物ND2和D-loop的水平。与健康对照组相比，脓毒症患者外泌体中ND2和D-loop的表达显著升高（图1D）。此外，我们分析了外泌体mtDNA水平与疾病严重程度评分（SOFA评分）之间的相关性，发现ND2和D-loop的表达与SOFA评分呈正相关（图1E）。这些结果表明，循环mtDNA在脓毒症患者中确实是通过外泌体传递的，并且其水平与疾病严重程度相关。

讨论

在本研究中，我们探讨了外泌体mtDNA在脓毒症患者中的潜在作用，特别是其在疾病严重程度和内皮屏障功能中的参与。首先，我们观察到脓毒症患者外泌体标志物CD81和CD63的表达显著增加，电子显微镜和NTA分析进一步证实了这些外泌体的存在和结构特征。这些发现与先前的研究一致，例如Yu等人的研究[27]，该研究也报告了脓毒症患者中外泌体数量的增加。重要的是，我们发现脓毒症患者血清外泌体中mtDNA标志物ND2和D-loop的水平显著升高，并且与SOFA评分呈正相关，表明外泌体mtDNA可能作为脓毒症疾病严重程度的潜在生物标志物。此外，外泌体mtDNA水平与肺损伤标志物（如SRAGE、SP-D和CC16）呈正相关，提示外泌体mtDNA可能在脓毒症相关的器官损伤中发挥作用，特别是急性肺损伤。

我们的体外实验表明，从脓毒症患者血清中分离的外泌体以及纯化的mtDNA均可诱导线粒体功能障碍，表现为线粒体膜电位（MMP）降低、活性氧（ROS）水平增加以及氧消耗速率（OCR）降低。线粒体功能障碍是脓毒症病理生理学的核心环节，可导致细胞能量衰竭和氧化应激，进而促进内皮屏障破坏和多器官功能障碍。本研究首次揭示PKCδ在外泌体mtDNA诱导的线粒体功能障碍和内皮屏障破坏中的关键作用。PKCδ是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，参与调节多种细胞功能，包括线粒体代谢和ROS产生。我们的数据显示，PKCδ的敲低显著逆转了mtDNA诱导的线粒体功能障碍和内皮细胞通透性增加，表明PKCδ是外泌体mtDNA下游的关键信号分子。

本研究也存在一些局限性。首先，样本量相对较小，需要在更大规模的队列中进一步验证外泌体mtDNA作为脓毒症生物标志物的价值。其次，外泌体mtDNA进入细胞并激活PKCδ的具体机制尚未完全阐明，需要进一步研究其细胞内吞途径和受体识别过程。此外，本研究主要关注内皮屏障功能，未来研究应探索外泌体mtDNA在其他器官损伤（如肝、肾）中的作用。

结论

总之，我们的研究结果表明，外泌体来源的mtDNA通过激活PKCδ诱导线粒体功能障碍，进而破坏内皮屏障完整性，从而加速脓毒症的进展。这些发现不仅增进了我们对脓毒症发病机制的理解，而且为开发针对PKCδ信号通路的新治疗策略提供了理论依据。