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综述:肠道细菌源性细胞外囊泡在代谢功能障碍相关脂肪性肝病中的作用:从机制到治疗
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月16日 来源:Molecules and Cells 3.7
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这篇综述系统阐述了肠道菌群来源的细胞外囊泡(BEVs)在代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)中的双重作用机制,揭示了BEVs通过调节糖脂代谢紊乱、免疫炎症反应和肠道屏障功能影响疾病进程,并探讨了益生菌BEVs及其他来源囊泡(如干细胞、植物外泌体)作为新型治疗策略的潜力。
代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)影响着全球三分之一人口,其发病机制与肠道菌群失衡密切相关。最新研究发现,肠道细菌释放的纳米级细胞外囊泡(BEVs)作为"微生物特快专递",携带脂质、蛋白质和遗传物质穿越肠道屏障,通过门静脉直达肝脏,成为调控MASLD的关键媒介。
人类肠道栖息着超过10万亿微生物,其代谢产物通过"肠-肝轴"双向交流影响肝脏健康。MASLD患者肠道中,拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度降低而厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)增加,这种失衡导致脂多糖(LPS)和氧化三甲胺等有害代谢物渗入门静脉。短链脂肪酸(SCFAs)作为有益代谢物,能通过激活GPR41/GPR43受体促进胰高血糖素样肽-1(GLP-1)分泌,改善胰岛素敏感性。动物实验显示,将肥胖伴MASLD小鼠的粪菌移植给受体,可诱发血糖升高和肝脏脂肪变性,证实菌群紊乱是MASLD的重要驱动因素。
肠道细菌通过多种方式释放直径20-400 nm的BEVs:革兰阴性菌通过外膜出芽形成外膜囊泡(OMVs),或通过爆炸性细胞裂解产生EOMVs/OIMVs;革兰阳性菌则主要通过细胞壁裂解释放。这些囊泡表面携带母菌特征性分子,如OMVs富含OmpA/OmpC蛋白和LPS,能抵抗RNase降解并在高温、冻干条件下保持稳定性。
BEVs通过网格蛋白依赖的内吞、脂筏等途径进入宿主细胞。高脂饮食(HFD)小鼠模型中,LPS+
BEVs在门静脉血浆和肝组织中显著增加。研究证实,粪便来源的BEVs可穿透肠屏障,优先靶向肝脏,其次为脂肪组织和肌肉,形成系统性生物分子运输网络。
糖脂代谢紊乱
肥胖相关BEVs通过AhR受体直接结合抑制IRS-2/PI3K/Akt通路,诱发胰岛素抵抗(IR)。来自2型糖尿病(T2D)模型的BEVs富含磷脂酰胆碱,能下调肝细胞中GLUT2表达。ASC-/-
小鼠实验显示,失调菌群产生的BEVs携带高迁移率族蛋白B1(HMGB1),促进肝脏脂肪沉积。
免疫炎症风暴
BEVs通过TLR-4/TRIF/caspase-11通路激活巨噬细胞,释放TNF-α和IL-6等促炎因子。MASH患者粪便BEVs可刺激肝星状细胞分泌粒细胞集落刺激因子(G-CSF)和巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)。有趣的是,特定益生菌BEVs展现抗炎潜力:嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila)BEVs能提升抗炎因子IL-10;鼠李糖乳杆菌BEVs通过miR-194调控法尼醇X受体(FXR)通路减少胆汁酸合成。
肠道屏障破坏与修复
病原菌BEVs是"肠道防线破坏者":幽门螺杆菌BEVs携带CagA毒素破坏紧密连接蛋白ZO-1;具核梭杆菌BEVs激活RIPK1/RIPK3诱导上皮细胞凋亡。而益生菌BEVs则扮演"修复工程师":EcN菌BEVs上调claudin-14和occludin表达;乳杆菌BEVs通过AhR/IL-22/Reg3γ信号增强肠道屏障,减少细菌易位。
益生菌BEVs的突破
嗜黏蛋白阿克曼菌BEVs口服治疗使HFD小鼠脂肪组织β-氧化增强40%,血糖、胆固醇显著降低。植物乳杆菌BEVs通过优化培养条件(pH调节、氧化应激)可增强其抑制TNF-α的能力。这些发现为开发"菌群衍生纳米药物"提供方向,但需解决BEVs免疫原性(如TLR-2/9激活)等挑战。
多源囊泡的协同效应
间充质干细胞外泌体(MSC-EVs)通过递送miR-223-3p抑制E2F1减轻肝纤维化;中性粒细胞EVs富含的miR-223可抑制NLRP3炎症小体。植物外泌体展现独特优势:大蒜来源纳米颗粒(GaEN)使嗜黏蛋白阿克曼菌增殖40倍,其诱导的OMVs通过GLP-1受体增强胰岛素敏感性;石榴外泌体通过SIRT3/SOD2通路改善线粒体功能障碍。
尽管BEVs研究取得进展,仍面临成分解析、标准化分离、免疫风险等转化医学难题。未来需结合多组学技术和纳米工程手段,开发精准调控BEVs功能的策略。随着Rezdiffra(resmetirom)成为首个FDA批准的MASH靶向药,基于BEVs的联合疗法可能为MASLD治疗开启新时代。
(注:全文严格依据原文实验数据及结论归纳,未添加非文献支持内容)
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