综述:细胞外囊泡在口腔内细胞间通讯中的作用

时间:2026年5月27日
来源:Journal of Oral Microbiology

编辑推荐:

摘要 背景:细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)包含外泌体(exosomes)、微囊泡(microvesicles)和凋亡小体(apoptotic bodies),是一类纳米级膜结合结构,可通过转运蛋白质、脂质及核酸介导细胞间通

广告
   X   

摘要 背景:细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)包含外泌体(exosomes)、微囊泡(microvesicles)和凋亡小体(apoptotic bodies),是一类纳米级膜结合结构,可通过转运蛋白质、脂质及核酸介导细胞间通讯。在口腔中,EVs存在于唾液及龈沟液中,参与免疫调节、上皮屏障完整性维持及宿主-微生物组互作。 目的:本综述旨在系统梳理EVs的生物发生机制、分子组成、细胞与微生物来源及其在口腔稳态维持与疾病发病机制中的作用。 结果:现有证据表明,宿主细胞及口腔微生物来源的EVs可主动调控炎症反应、生物膜动态、组织再生及微生物定植。EVs介导的通讯失调与牙周病、口腔念珠菌病及口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcinoma, OSCC)的发生发展密切相关。此外,唾液EVs已成为口腔医学中具有潜力的非侵入性生物标志物及治疗工具。然而,EVs分离、表征及标准化方面仍存在重要的方法学局限。 结论:EVs是口腔微环境中通讯的核心介质,在维持口腔稳态及促进疾病进展中发挥双重作用。未来需开展更多标准化且具有临床相关性的研究,以明确EVs生物学特性,推动基于EVs的诊断与治疗策略在临床口腔医学中的转化应用。
引言
口腔是人体最复杂且动态变化的生物学环境之一,作为外界与胃肠道、呼吸道的首要界面,其结构包含角化与非角化复层鳞状上皮、富含成纤维细胞及细胞外基质的结缔组织,以及负责唾液分泌的特化腺体结构。口腔黏膜兼具物理与免疫屏障功能,其中结合上皮具有高度通透性,可支持白细胞快速迁移及免疫监视。该部位驻留及浸润的免疫细胞(包括中性粒细胞、巨噬细胞、树突状细胞、朗格汉斯细胞及淋巴细胞)构成广泛的免疫网络,既维持对共生微生物的免疫耐受,又能快速响应病原体入侵。口腔内栖息着高度多样化的微生物组,是仅次于肠道的第二大复杂微生物群落,包含700余种细菌,以及真菌(如白色念珠菌 Candida albicans、光滑念珠菌 Candida glabrata)、病毒(如人类疱疹病毒1型)、古菌(如口腔甲烷短杆菌 Methanobrevibacter oralis)和原生动物(如牙龈阿米巴 Entamoeba gingivalis)。这些微生物定植于牙菌斑、舌背、龈沟、唾液及黏膜表面等特定生态位,各生态位具有独特的pH、氧张力、营养供给及机械力特征,促进牙菌斑等结构化生物膜的形成,在口腔疾病发生中起关键作用。生理状态下,宿主-微生物互作维持稳态,共生微生物参与定植抗性、免疫成熟及硝酸盐还原等代谢功能;而生态平衡破坏导致的菌群失调,可使变异链球菌 Streptococcus mutans、牙龈卟啉单胞菌 Porphyromonas gingivalis 及白色念珠菌等致病菌占优,触发炎症反应与组织损伤。在这一复杂生态系统中,EVs已成为细胞间通讯的关键介质。EVs是由几乎所有细胞类型释放的膜结合纳米颗粒,可通过转运蛋白质、脂质、核酸及代谢物等生物活性 cargo 调控免疫调节、炎症、组织修复及肿瘤进展等多种生理与病理过程。根据生物发生机制,EVs通常分为外泌体、微囊泡及凋亡小体三类:外泌体属小型EVs(30–150 nm),起源于内体途径——早期内体成熟为多泡体(multivesicular bodies, MVBs)过程中,内体膜向内出芽形成腔内囊泡(intraluminal vesicles, ILVs),MVBs与质膜融合后释放ILVs即为外泌体,其富集四跨膜蛋白(CD9、CD63、CD81)、热休克蛋白及ESCRT相关组分等特征性标记;微囊泡又称胞外囊泡或脱落囊泡,属大型EVs(100–1000 nm),由质膜直接向外出芽并裂变产生,形成过程依赖细胞骨架重塑、磷脂重分布及钙依赖性信号通路,常携带反映亲本细胞活化状态的质膜蛋白、整合素及胞质成分;凋亡小体是尺寸最大的EVs亚型(500–5000 nm),在程序性细胞死亡晚期由细胞裂解为膜包被囊泡形成,内含核碎片、细胞器及胞质物质,主要反映细胞解体过程而非主动通讯功能。由于EVs亚型存在尺寸范围重叠、生物发生途径交叉及分子标记共享,精确分类仍具挑战性,最新共识指南推荐依据物理特征、生化组成及细胞来源进行分类,而非严格依赖术语命名。在口腔中,EVs介导宿主细胞、免疫组分与常驻微生物群之间的复杂通讯网络,宿主与微生物来源的EVs均可转运蛋白质、脂质、RNA(mRNA、miRNA)、DNA片段及代谢物等功能性信号,实现局部及全身环境的信号传递。局部层面,EVs调控上皮屏障完整性、免疫反应、微生物定植及生物膜动态:如上清EVs可调节中性粒细胞招募与细胞因子产生以支持黏膜防御,免疫细胞来源EVs影响抗原呈递与炎症信号传导;微生物来源EVs同样发挥重要作用,牙龈卟啉单胞菌等革兰阴性菌释放的外膜囊泡(outer membrane vesicles, OMVs)富集蛋白酶与脂多糖,可调控宿主免疫反应并促进牙周组织破坏;白色念珠菌产生的真菌EVs携带毒力相关酶及细胞壁成分,增强黏附、侵袭与免疫逃逸能力。值得注意的是,口腔组织或微生物来源的EVs可通过龈沟液、牙周血管通透性增加或吞咽进入体循环,介导口腔与远端器官的通讯。越来越多的证据表明,EVs介导的炎症介质、微生物组分及遗传物质播散可能参与心血管疾病、糖尿病、类风湿关节炎及癌症进展等全身疾病的发生发展。综上,EVs是连接口腔微生物学、免疫调节与全身健康的关键介质,解析口腔生态系统内的EVs介导通讯机制,可为阐明疾病机制及开发口腔医学新型诊断与治疗策略提供重要依据。
文献检索策略
本研究采用结构化文献检索策略,系统检索PubMed、Scopus及Web of Science数据库中截至2026年2月发表的相关研究,检索词组合包括“细胞外囊泡”“外泌体”“微囊泡”“外膜囊泡”“口腔”“口腔微生物组”“牙周炎”“口腔癌”“念珠菌”“生物膜”“宿主-微生物互作”。优先纳入近期同行评审研究及描述EVs生物发生、分子组成、宿主-微生物组通讯及其在口腔健康与疾病中作用的经典文献,同时纳入实验研究(体外与体内)及临床研究,以全面概述当前认知。本文为批判性叙述性综述,旨在综合并批判性评价现有证据,而非开展正式的系统评价,重点关注EVs分离与表征的方法学异质性、现有实验模型的局限性及口腔EVs研究中尚未解决的知识缺口。
口腔EVs的生物发生与组成
口腔内EVs的生物发生反映了局部细胞与微生物来源的多样性,形成具有不同结构与分子特征的异质性囊泡群体。外泌体起源于内体途径,早期内体膜向内出芽形成MVBs内的ILVs,其cargo分选与成熟受内体分选复合物(endosomal sorting complex required for transport, ESCRT) machinery(包括TSG101与ALIX)及不依赖ESCRT的鞘脂与四跨膜蛋白富集微域机制调控;MVBs与质膜融合后释放ILVs即为外泌体。在口腔中,上皮细胞来源外泌体参与黏膜屏障调节与免疫信号传导,免疫细胞来源外泌体调控炎症反应与抗原呈递。微囊泡由质膜直接向外出芽并裂变产生,依赖细胞骨架重塑、钙内流及磷脂重分布,膜外侧磷脂酰丝氨酸暴露与肌动球蛋白收缩促进膜裂解,释放携带反映亲本细胞活化状态表面蛋白、整合素及胞质成分的微囊泡;口腔生物膜中,牙龈卟啉单胞菌与白色念珠菌等微生物通过膜出芽产生囊泡,参与毒力因子播散与种间通讯。凋亡小体在程序性细胞死亡晚期由濒死细胞裂解为膜包被囊泡形成,内含核碎片、细胞器及胞质物质;牙周炎症中上皮更新加速与免疫细胞凋亡增加,可促进凋亡小体释放并被吞噬细胞清除,诱导免疫耐受。口腔EVs的分子组成高度多样,反映其生物发生途径与细胞来源:外泌体富集四跨膜蛋白(CD9、CD63、CD81)、ESCRT组分(TSG101、ALIX)、热休克蛋白(HSP70、HSP90)及胆固醇、鞘磷脂、鞘脂等特定脂质;微囊泡通常携带质膜蛋白、整合素、细胞骨架蛋白(肌动蛋白、微管蛋白)及信号分子;外泌体与微囊泡均转运mRNA、microRNA、长链非编码RNA、DNA片段及线粒体DNA等核酸,实现基因调控与宿主-微生物通讯;微生物EVs常携带脂多糖(LPS)、牙龈蛋白酶、黏附素、葡聚糖修饰酶及β-葡聚糖等成分,增强口腔菌群失调时的致病潜能。口腔EVs复杂的蛋白质、脂质及核酸cargo使其成为局部与全身信号传导的重要介质,在疾病发生及生物标志物发现中具有重要意义,其异质性也凸显了建立标准化分离与表征方法的必要性。
口腔EVs的细胞来源
口腔内存在多种可产生EVs的细胞类型,共同构成局部与全身通讯通路的复杂性,其中口腔上皮细胞、免疫细胞、间充质干细胞群及唾液腺细胞是该环境中含量最丰富且生物学意义最重要的EVs生产者。上皮细胞(包括口腔角质形成细胞)持续释放EVs以维持屏障功能与免疫调节,这些囊泡携带四跨膜蛋白(CD9、CD63)、细胞因子、抗菌肽及调控性microRNAs,可调节中性粒细胞趋化、上皮紧密连接及微生物定植;角质形成细胞来源EVs可影响生物膜组成与宿主炎症反应,参与黏膜稳态维持,或在菌群失调时促进与牙周炎及口腔黏膜病变相关的炎症信号传导。免疫细胞是口腔内另一主要EVs来源,尤其是中性粒细胞与巨噬细胞,在龈沟及炎症牙周组织中高度活跃;中性粒细胞来源EVs转运防御素与髓过氧化物酶等抗菌蛋白,支持针对细菌与真菌病原体的先天防御;巨噬细胞来源EVs携带细胞因子、MHC II类分子及miRNAs,调控抗原呈递与炎症信号传导,根据活化状态塑造局部免疫反应,参与组织破坏或修复。口腔来源干细胞群(包括牙髓干细胞(dental pulp stem cells, DPSCs)与牙周韧带干细胞(periodontal ligament stem cells, PDLSCs))也大量产生EVs,其释放的囊泡富集生长因子、促血管生成介质及再生性microRNAs,可促进牙本质-牙髓再生、牙周组织修复、成骨及免疫调节,是再生牙科中具有潜力的治疗工具。唾液腺细胞向唾液中分泌大量EVs,是口腔内及全身囊泡播散的主要途径;唾液EVs携带反映腺体生理功能与全身健康的蛋白质、脂质及核酸,其在唾液中的稳定性与易获取性使其成为口腔癌、牙周病及糖尿病、心血管疾病等全身疾病的非侵入性生物标志物候选。这些多样化的细胞来源产生了功能异质性的EVs群体,共同调控口腔生态系统内的宿主-微生物互作、免疫调节、组织维持及全身信号传导,明确各EVs产生细胞的贡献对于阐明口腔疾病机制及开发基于EVs的诊断与治疗策略至关重要。
口腔微生物群作为细胞外囊泡的来源
除宿主来源囊泡外,包含细菌与真菌的口腔微生物群也是显著影响宿主生理与黏膜生物学的EVs主要来源。革兰阴性菌释放外膜囊泡(OMVs),革兰阳性菌与真菌分泌膜囊泡(membrane vesicles, MVs),均富集脂质、蛋白质、核酸及毒力因子。口腔致病与共生细菌产生的EVs可扩散通过黏液与上皮层,将分子cargo递送至宿主细胞:牙龈卟啉单胞菌、具核梭杆菌 Fusobacterium nucleatum、伴放线聚集杆菌 Aggregatibacter actinomycetemcomitans 及齿垢密螺旋体 Treponema denticola 产生的OMVs携带脂多糖(LPS)、牙龈蛋白酶、肽聚糖、黏附素及外膜蛋白,可调控免疫反应并促进定植。细菌EVs参与种间通讯、生物膜组织、上皮屏障破坏及免疫逃逸。白色念珠菌同样产生携带β-葡聚糖、甘露糖蛋白、蛋白酶及分泌酶的细胞外囊泡,参与黏附、菌丝形成、上皮侵袭及与细菌的跨界互作;真菌EVs可调控巨噬细胞活化并影响上皮细胞因子谱,进一步改变宿主-微生物组动态。微生物群来源EVs作为宿主-微生物通讯的关键介质,可调控黏膜免疫(激活或抑制先天免疫通路)、上皮稳态(调节紧密连接与应激反应)、生物膜动态与微生物生态(转运群体感应分子与毒力决定簇)及疾病进展(包括牙周炎、念珠菌病及OSCC相关炎症),因此口腔微生物群是EVs产生的重要且高度活跃的体系,对口腔健康与疾病均有重要贡献。
EVs在口腔疾病发病机制中的作用
EVs通过调控炎症通路、改变上皮与免疫细胞行为及重塑宿主-微生物互作,在主要口腔疾病的发生发展中发挥关键作用,确保口腔生态系统的稳定性。EVs信号传导失调(无论源自宿主组织、免疫细胞还是口腔微生物群)可将局部环境从稳态转向病理性炎症、组织破坏或恶性转化。本节总结EVs在牙周病、口腔念珠菌病及OSCC这三类主要EVs相关口腔病理中的作用。EVs在组织再生与修复中发挥 potent 再生效应:口腔间充质干细胞(尤其是DPSCs与PDLSCs)来源EVs递送促修复cargo,包括生长因子、促血管生成介质(VEGF相关信号)、成骨microRNAs(miR-21、miR-135b)及抗炎分子,促进组织再生,在再生牙科与牙周组织工程中具有潜力,具体作用包括促进牙本质-牙髓再生(刺激成牙本质细胞分化、牙本质桥形成及牙髓血管化)、牙周组织修复(增强成纤维细胞增殖、细胞外基质沉积及牙周韧带再生)、牙槽骨形成(促进成骨细胞分化并抑制破骨细胞生成)及免疫调节(抑制阻碍愈合的过度炎症反应),因此间充质干细胞来源EVs是再生牙髓学与牙周组织重建中具有潜力的无细胞治疗工具。EVs在免疫调节与黏膜平衡中也发挥核心作用:口腔角质形成细胞与免疫细胞产生的EVs是维持黏膜内免疫平衡的核心;上皮EVs调控紧密连接蛋白表达、上皮屏障完整性、趋化因子信号介导的中性粒细胞招募及局部抗菌防御(如β-防御素、LL-37);免疫细胞EVs调控巨噬细胞极化(M1促炎表型向M2修复表型转化)、细胞因子分泌与炎症级联、抗原呈递与适应性免疫激活。这些囊泡共同维持平衡的免疫状态,可在不造成组织损伤的前提下响应病原体;但在菌群失调条件下,宿主EVs组成向促炎谱转变,导致慢性牙周炎症与黏膜降解。EVs在宿主-微生物通讯中发挥核心功能,介导双向通讯:宿主来源EVs通过调控微生物定植模式、改变生物膜结构与密度、递送抗菌肽与调控性microRNAs调节微生物基因表达影响微生物群;微生物来源EVs通过递送毒力因子(如牙龈蛋白酶、LPS、黏附素)调控免疫反应、诱导氧化应激与炎症通路、增强跨界互作(如白色念珠菌与细菌互作)影响宿主组织。这些互作体现了宿主与微生物群之间精细的生态平衡,对口腔健康至关重要。EVs介导的通讯失调参与多种口腔疾病:牙周病中,牙周韧带干细胞来源EVs增强成骨转录因子RUNX2与骨基质蛋白骨钙素(osteocalcin, OCN)的表达,促进牙骨质与骨形成,同时调控牙周组织内炎症反应,其在治疗牙周炎相关组织破坏中具有治疗潜力,尤其与生物材料支架或靶向递送系统联合应用时;EVs也在颞下颌关节骨关节炎(temporomandibular joint osteoarthritis, TMJOA)的软骨再生中发挥重要作用,间充质来源EVs可调控软骨细胞活性,抑制IL-1β与TNF-α等促炎细胞因子,同时增加IL-10等抗炎介质,促进细胞外基质合成并抑制软骨降解,为TMJ退行性疾病管理提供微创、生物驱动的新型策略。与之相对,EVs也通过促进血管生成、肿瘤生长及转移参与口腔癌进展;肿瘤来源EVs可增强血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)表达并刺激内皮细胞迁移,支持肿瘤血管化与侵袭潜能,还携带致癌microRNAs与蛋白酶重塑肿瘤微环境、抑制免疫监视并促进转移播散,因此EVs既是治疗靶点,也是OSCC的潜在生物标志物,对诊断与治疗具有重要意义。综上,EVs在口腔组织中兼具再生与疾病介导的双重角色,持续研究其作用机制与治疗应用有望推动靶向EVs的再生疗法与癌症干预手段的开发,推进口腔医学临床实践。
口腔念珠菌病中,白色念珠菌高度依赖EVs介导的信号传导增强致病性,其EVs携带β-葡聚糖、甘露糖蛋白、蛋白酶、磷脂酶及代谢酶,参与真菌黏附、菌丝转化及上皮侵袭,促进与细菌的多微生物生物膜跨界互作、通过调控巨噬细胞与中性粒细胞反应实现免疫逃逸、诱导氧化应

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有